bastÓn sensorial geolocalizador inteligente para …

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

BASTÓN SENSORIAL GEOLOCALIZADOR INTELIGENTE PARA

APOYAR EN EL DESPLAZAMIENTO DE PERSONAS INVIDENTES EN

LA ORGANIZACIÓN REGIONAL DE CIEGOS DEL PERÚ –

CHICLAYO

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE

INGENIERO DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

AUTOR

ROGER JAIME FERNANDEZ LLONTOP

ASESOR

MARLON EUGENIO VILCHEZ RIVAS

https://orcid.org/0000-0003-2979-0731

Chiclayo, 2021

https://orcid.org/0000-0003-2979-0731

BASTÓN SENSORIAL GEOLOCALIZADOR INTELIGENTE

PARA APOYAR EN EL DESPLAZAMIENTO DE

PERSONAS INVIDENTES EN LA ORGANIZACIÓN

REGIONAL DE CIEGOS DEL PERÚ – CHICLAYO

PRESENTADA POR: ROGER JAIME FERNANDEZ LLONTOP

A la Facultad de Ingeniería de la

Universidad Católica Santo Toribio de Mogrovejo

para optar el título de

INGENIERO DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

APROBADA POR:

María Ysabel Arangurí García

PRESIDENTE

Gregorio Manuel Leon Tenorio

SECRETARIO

Marlon Eugenio Vilchez Rivas

ASESOR

DEDICATORIA

A Dios por ser el autor de mis días y me da

fortaleza día a día.

A mis padres por apoyarme en todo momento

de la tesis.

AGRADECIMIENTOS

A la Organización Regional de Ciegos del Perú –

Chiclayo, por brindarme su total e incondicional

apoyo.

A mi asesor de tesis Marlon Eugenio Vílchez

Rivas por ser mi guía en la presente tesis.

RESUMEN

La presente investigación, tiene como propósito de superar uno de los aspectos que

limitan la normal actividad de las personas invidentes, lo cual tienen limitaciones para su

desplazamiento, son una carga para su familia, son discriminados por la sociedad y no

desarrollan sus actividades adecuadamente. Para ello se desarrolló un bastón sensorial

geolocalizador inteligente para el desplazamiento de las personas invidentes de la

Organización regional de ciegos del Perú – Chiclayo. Ante esta realidad, es importante

formular la siguiente pregunta ¿De qué manera se podría apoyar en el desplazamiento de

las personas invidentes de la Fundación Once para la Solidaridad con Personas Ciegas de

América Latina (FOAL) – Chiclayo?

Frente a esta pregunta se determinó que el bastón sensorial geolocalizador inteligente,

permitirá a las personas invidentes de la Organización Regional de Ciegos del Perú –

Chiclayo desplazarse en su entorno con mayor confianza y seguridad.

Finalmente, se concluye que se estableció el modelo del bastón sensorial geolocalizador

inteligente y sus componentes, se determinaron las características diferenciales bastón

sensorial geolocalizador inteligente con respecto a otros modelos existentes, se determinó

la arquitectura de la tecnología que permita dar soporte al funcionamiento del bastón

sensorial geolocalizador inteligente, se diseñó e implementó el bastón sensorial con

sistema de orientación y ubicación para ayudar a las personas invidentes del FOAL el

cual fue probado por las personas invidentes, permitiendo hacer su vida más dinámica ya

que evitarán obstáculos durante su desplazamiento, permitirá su ubicación en tiempo real,

podrán comunicarse a través de llamadas y enviar mensajes de texto con sus parientes y

desplazarse con mayor seguridad.

PALABRAS CLAVE: Bastón sensorial geolocalizador, bastón para ciegos,

desplazamiento de personas invidentes, ciegos.

ABSTRACT

The purpose of this research is to overcome one of the aspects that limit the normal

activity of blind people, which have limitations for their displacement, are a burden on

their family, are discriminated against by society and do not develop their activities

properly. For this, an intelligent geolocating sensory stick was developed for the

displacement of blind people from the Regional Organization of the Blind in Peru -

Chiclayo. Given this reality, it is important to ask the following question: How could

support be given to the displacement of blind people from the Once Foundation for

Solidarity with Blind People of Latin America (FOAL) - Chiclayo?

Faced with this question, it was determined that the intelligent geolocating sensory stick

will allow blind people of the Regional Organization of the Blind in Peru - Chiclayo to

move around in their surroundings with greater confidence and security.

Finally, it is concluded that the model of the intelligent geolocating sensory stick and its

components was established, the differential characteristics of the intelligent geolocating

sensory stick with respect to other existing models were determined, the architecture of

the technology that allows to support the functioning of the sensory stick was determined

Intelligent geolocator, the sensor cane was designed and implemented with orientation

and location system to help blind people of FOAL which was tested by blind people,

allowing to make their life more dynamic since they will avoid obstacles during their

movement, it will allow its location In real time, they can communicate through calls and

send text messages with their relatives and move with greater security.

KEYWORDS: Geolocating sensory cane, cane for the blind, movement of blind people,

blind people.

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 14

II. MARCO TEÓRICO ....................................................................................................... 17

2.1. ANTECEDENTES ............................................................................................. 17

2.1.1. ANTECEDENTES INTERNACIONALES ....................................................... 17

2.1.2. ANTECEDENTES NACIONALES .................................................................. 18

2.1.3. ANTECEDENTES LOCALES ........................................................................ 19

2.2. BASES TEÓRICO CIENTÍFICAS ......................................................................... 20

2.2.1. DISCAPACIDAD VISUAL ............................................................................ 20

2.2.1.1. Posibles causas .......................................................................... 20

2.2.1.2. Concepto de baja visión ........................................................... 21

2.2.2. LAS PERSONAS CIEGAS Y EL USO DEL BASTÓN ....................................... 23

2.2.2.1. Definición de persona ciega ..................................................... 24

2.2.2.2. Bastón ........................................................................................ 24

2.2.3. METODOLOGÍA RUP ................................................................................ 27

2.2.3.1. Definición .................................................................................. 27

2.2.3.2. Características .......................................................................... 27

2.2.4. SISTEMAS EMBEBIDOS .............................................................................. 28

2.2.4.1. Concepto .................................................................................... 28

2.2.4.2. Clasificación .............................................................................. 28

2.2.4.3. Ciclo de vida .............................................................................. 28

2.2.5. GEOLOCALIZACIÓN .................................................................................. 29

2.2.5.1. Tipos de geolocalización ........................................................... 29

2.2.6. ARDUINO ................................................................................................... 29

2.2.6.1. Tipo de arduino ........................................................................ 30

2.2.7. SENSORES .................................................................................................. 31

2.2.8. MOTORES VIBRADORES ........................................................................... 31

2.2.9. OPEN DATA ................................................................................................ 32

2.2.10. APLICACIÓN MÓVIL.................................................................................. 32

2.2.10.1. Tipos de aplicaciones móviles .................................................. 32

2.2.11. BATERÍA LIPO ........................................................................................... 34

2.2.11.1. Clasificación de baterías lipo. .................................................. 34

2.2.11.2. Potencia de batería lipo ............................................................ 35

2.2.11.3. Voltaje ideal de una bateria lipo ............................................. 35

III. METODOLOGÍA ........................................................................................................... 36

3.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN ................................................................... 36

3.1.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN .......................................................................... 36

3.1.2. NIVEL DE INVESTIGACIÓN ....................................................................... 36

3.2. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................ 36

3.3. POBLACIÓN, MUESTRA Y MUESTREO .............................................................. 36

3.3.1. POBLACIÓN ............................................................................................... 36

3.3.2. MUESTRA .................................................................................................. 37

3.3.3. MUESTREO ................................................................................................ 37

3.4. CRITERIOS DE SELECCIÓN .............................................................................. 38

3.5. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ........................................................... 38

3.5.1. VARIABLES ................................................................................................ 38

3.5.1.1. Variable independiente ............................................................ 38

3.5.1.2. Variable dependiente ............................................................... 38

3.5.2. INDICADORES (OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES) ........................ 39

3.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS .............................. 40

3.7. PROCEDIMIENTOS .......................................................................................... 40

3.7.1. METODOLOGÍA DE DESARROLLO ............................................................ 40

3.7.2. ANÁLISIS DE RIESGOS ............................................................................... 41

3.7.3. PRODUCTO ACREDITABLE ....................................................................... 42

3.7.4. MANUAL DE USUARIO ............................................................................... 42

3.8. PLAN DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS ............................................ 43

3.9. MATRIZ DE CONSISTENCIA ............................................................................. 44

3.10. CONSIDERACIONES ÉTICAS ............................................................................. 45

IV. RESULTADOS ............................................................................................................... 46

4.1. EN BASE A LA METODOLOGÍA UTILIZADA ....................................................... 46

4.1.1. ITERACIÓN #1: PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO ................................... 46

4.1.2. ITERACIÓN #2: ANÁLISIS PRELIMINAR DE REQUERIMIENTOS –

MODELADO DE NEGOCIO ......................................................................... 59

4.1.3. ITERACIÓN #3: ANÁLISIS PRELIMINAR DE REQUERIMIENTOS – CASOSX

DE USO ....................................................................................................... 61

4.1.4. ITERACIÓN #4: ANÁLISIS ......................................................................... 63

4.1.5. ITERACIÓN #5: REQUERIMIENTOS PARA EL DISEÑO DEL PROTOTIPO 69

4.1.6. ITERACIÓN #6: DISEÑO DEL PROTOTIPO ................................................ 80

4.1.7. ITERACIÓN #7: INTEGRACIÓN TOTAL DEL SISTEMA ............................ 102

4.1.8. ITERACIÓN #8: PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO .................................. 108

4.2. EN BASE A LOS OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................ 111

4.2.1. IDENTIFICACIÓN DE LOS FACTORES QUE GENERAN EL DEFICIENTE

DESPLAZAMIENTO DE LAS PERSONAS INVIDENTES .............................. 111

4.2.2. DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DIFERENCIALES DEL

BASTÓN SENSORIAL GEOLOCALIZADOR INTELIGENTE CON RESPECTO A

OTROS MODELOS EXISTENTES .............................................................. 111

4.2.3. ESTABLECIMIENTO DEL MODELO TECNOLÓGICO DEL BASTÓN

SENSORIAL GEOLOCALIZADOR INTELIGENTE Y SUS COMPONENTES QUE

PERMITA FACILITAR EL DESPLAZAMIENTO SEGURO DE LAS PERSONAS

INVIDENTES ............................................................................................. 111

4.2.4. DETERMINACIÓN DE LA ARQUITECTURA DE LA TECNOLOGÍA QUE

PERMITA DAR SOPORTE AL FUNCIONAMIENTO DEL BASTÓN SENSORIAL

GEOLOCALIZADOR INTELIGENTE .......................................................... 112

4.2.5. VALIDACIÓN DE LA EFICIENCIA CON RESPECTO AL DESPLAZAMIENTO DE

LAS PERSONAS INVIDENTES .................................................................... 113

V. DISCUSIÓN .................................................................................................................. 114

VI. CONCLUSIONES......................................................................................................... 115

VII. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 116

VIII. LISTA DE REFERENCIAS ........................................................................................ 117

IX. ANEXOS ........................................................................................................................ 120

ANEXO N° 01. ANÁLISIS DE RIESGOS ............................................................. 120

ANEXO N° 02. ENTREVISTA AL REPRESENTANTE DE LA ORGANIZACIÓN

REGIONAL DE CIEGOS ..................................................................................... 125

ANEXO N° 03. ENCUESTA DIRIGIDA A LAS PERSONAS INVIDENTES ........ 126

ANEXO N° 05. CONSTANCIA DE APROBACIÓN DEL PRODUCTO

ACREDITABLE DE LA ENTIDAD DONDE SE EJECUTÓ LA TESIS ............... 133

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA I ......................................................................................................................... 39

TABLA II ....................................................................................................................... 40

TABLA III ...................................................................................................................... 44

TABLA IV ...................................................................................................................... 55

TABLA V ....................................................................................................................... 57

TABLA VI ...................................................................................................................... 78

TABLA VII .................................................................................................................. 120

TABLA VIII ................................................................................................................. 120

TABLA IX .................................................................................................................... 121

TABLA X ..................................................................................................................... 122

TABLA XI .................................................................................................................... 123

TABLA XII .................................................................................................................. 124

ÍNDICE DE FIGURAS

FIG. 1. ORGANIGRAMA FOAL - CHICLAYO ..................................................................... 46

FIG. 2. IMAGEN DE REGLETA BRAILE ................................................................................ 52

FIG. 3. IMAGEN DEL BASTÓN CONVENCIONAL O LLAMADO TAMBIÉN BASTÓN BLANCO ... 52

FIG. 4. IMAGEN DE ÁBACO BRAILLE ................................................................................. 53

FIG. 5. DIAGRAMA DEL CONTEXTO DEL NEGOCIO ............................................................ 59

FIG. 6. DIAGRAMA DE CASOS DE USO DEL NEGOCIO ......................................................... 59

FIG. 7. DIAGRAMA DE ACTIVIDADES UBICAR BASTÓN ..................................................... 59

FIG. 8. DIAGRAMA DE ACTIVIDADES REALIZAR DESPLAZAMIENTO .................................. 60

FIG. 9. DIAGRAMA DE OBJETOS DEL NEGOCIO UBICAR BASTÓN ....................................... 60

FIG. 10. DIAGRAMA DE OBJETOS DEL NEGOCIO REALIZAR DESPLAZAMIENTO ................. 61

FIG. 11. MODELO DEL DOMINIO ....................................................................................... 61

FIG. 12. DIAGRAMA DE CONTEXTO .................................................................................. 61

FIG. 13. DIAGRAMA DE CASOS DE USO ............................................................................. 62

FIG. 14. PAQUETE DE ANÁLISIS ........................................................................................ 63

FIG. 15. DIAGRAMA DE REALIZACIÓN DE CASOS DE USO DE ANÁLISIS.............................. 63

FIG. 16. D.C.A. R.C.U.A. GESTIONAR PARIENTE ........................................................... 63

FIG. 17. D.C.A. R.C.U.A. GESTIONAR INVIDENTE .......................................................... 64

FIG. 18. D.C.A. R.C.U.A. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL INVIDENTE ............................... 64

FIG. 19. D.C.A. R.C.U.A. VISUALIZAR RUTA ................................................................. 64

FIG. 20. D.C.A. R.C.U.A. CORREGIR RUTA .................................................................... 65

FIG. 21. D. COL. R.C. U. A. GESTIONAR PARIENTE ........................................................ 65

FIG. 22. D. COL. R.C. U. A. GESTIONAR INVIDENTE ....................................................... 66

FIG. 23. D. COL. R.C. U. A. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL INVIDENTE ............................ 66

FIG. 24. D. COL. R.C. U. A. VISUALIZAR RUTA .............................................................. 66

FIG. 25. D. COL. R.C. U. A. CORREGIR RUTA ................................................................. 67

FIG. 26. D. C. P. GESTIONAR PARIENTE ........................................................................... 68

FIG. 27. D. C. P. GESTIONAR INVIDENTE ......................................................................... 68

FIG. 28. D. C. P. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL INVIDENTE............................................... 68

FIG. 29. D. C. P. VISUALIZAR RUTA ................................................................................. 68

FIG. 30. D. C. P. CORREGIR RUTA .................................................................................... 68

FIG. 31. DIAGRAMA DE CLASES GENERAL ........................................................................ 69

FIG. 32. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TIPOS DE SENSORES ULTRASÓNICOS [36] [37] [38]

[39] [40] .................................................................................................................. 72

FIG. 33. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TIPOS DE MÓDULOS GSM [36] [37] ................. 73

FIG. 34. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TIPOS DE MÓDULOS GPS [41] [42] .................. 75

FIG. 35. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MOTORES VIBRADORES [43] [44] [45] ............. 76

FIG. 36. IMAGEN DEL MÓDULO DE ORIENTACIÓN ............................................................. 81

FIG. 37. IMAGEN DE LA ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE ORIENTACIÓN .............................. 82

FIG. 38. DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE ORIENTACIÓN ......................................... 85

FIG. 39. CÓDIGO PARA DETERMINACIÓN DE DISTANCIA DEL SENSOR HC – SR04 ......... 86

FIG. 40. DECLARACIÓN DE LA FUNCIÓN “ULTRA. RANGING” ........................................... 86

FIG. 41. CÓDIGO DE LOS MOTORES VIBRADORES ............................................................. 87

FIG. 42. CONFIGURACIÓN DE SENSORES Y ACTUADORES ................................................. 87

FIG. 43. LÓGICA DEL PROGRAMA ..................................................................................... 88

FIG. 44. IMAGEN DEL MODELO DE UBICACIÓN ................................................................. 89

FIG. 45. ESTRUCTURA DEL MODELO DE ORIENTACIÓN ..................................................... 90

FIG. 46. DIAGRAMA DE FLUJO DE SMS ............................................................................ 92

FIG. 47. DIAGRAMA DE FLUJO DE DATOS ......................................................................... 92

FIG. 48. CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN DEFINICIÓN DE VARIABLES Y LIBRERÍAS ................ 93

FIG. 49. CÓDIGO PARA OBTENCIÓN DE COORDENADAS DE MODULO GPS ........................ 94

FIG. 50. CONFIGURACIÓN DE MÓDULO GPS Y SIM800L ................................................. 94

FIG. 51. LÓGICA DEL PROGRAMA ..................................................................................... 95

FIG. 52. IMÁGENES DEL APLICATIVO MÓVIL .................................................................... 96

FIG. 53. IMAGEN DE LA ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE LA APLICACIÓN MÓVIL ................ 96

FIG. 54. IMAGEN DE LA PANTALLA DE ACCESO COMO ADMINISTRADOR ........................... 97

FIG. 55. IMAGEN DE LA PANTALLA DE REGISTRO DE DATOS DE PARIENTES E INVIDENTES 98

FIG. 56. IMAGEN DE PANTALLA DE REPORTES DE RUTAS (1) ............................................ 99

FIG. 57. IMAGEN DE PANTALLA DE REPORTES DE RUTAS (2) ............................................ 99

FIG. 58. IMAGEN DE LA PANTALLA DE ACCESO DEL USUARIO ........................................ 100

FIG. 59. IMAGEN DE PANTALLA DE UBICACIÓN EN TIEMPO REAL.................................... 101

FIG. 60. CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN ............................................................................. 102

FIG. 61. IMAGEN DE ETAPA DE ALIMENTACIÓN .............................................................. 103

FIG. 62. IMAGEN DE ETAPA DE UBICACIÓN ..................................................................... 103

FIG. 63. IMAGEN DE ETAPA DE ORIENTACIÓN ................................................................. 104

FIG. 64. IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO ................................................................... 104

FIG. 65. IMAGEN DE TODOS LOS DISPOSITIVOS MONTADOS EN EL PROTOTIPO ................ 105

FIG. 66. IMAGEN DE LA CONEXIÓN DE ARDUINO NANO Y MÓDULO SIM 800L .............. 105

FIG. 67. IMAGEN DE LA CONEXIÓN DE ARDUINO NANO Y GPS NEO 6M ....................... 106

FIG. 68. IMAGEN DE LA CONEXIÓN DE ARDUINO NANO CON LOS SENSORES HC – SR04 Y

MOTORES VIBRADORES .......................................................................................... 107

FIG. 69. IMAGEN DEL MONTAJE TOTAL DEL PROTOTIPO BASTÓN INTELIGENTE .............. 107

FIG. 70. IMAGEN SOBRE LAS PRUEBAS DEL SISTEMA DE ORIENTACIÓN........................... 108

FIG. 71. IMÁGENES DE PRUEBA DEL SISTEMA DE UBICACIÓN ......................................... 110

14

I. INTRODUCCIÓN

La presente investigación, tiene como propósito superar uno de los distintos

aspectos que limitan la normal actividad de las personas que padecen de

discapacidad visual parcial o total. Según un estudio de la Organización Mundial

de la Salud [1] se sabe que alrededor del mundo existen aproximadamente 285

millones de personas con dicha capacidad, de las cuales 39 millones son ciegas y

246 millones presentan baja visión. Aproximadamente un 90% de la carga

mundial de discapacidad visual se concentra en los países de ingresos bajos. El

82% de las personas que padecen ceguera tienen 50 años o más. Se puede afirmar

de las investigaciones revisadas que la distribución mundial de las principales

causas de discapacidad visual es como sigue: errores de refracción (miopía,

hipermetropía o astigmatismo) no corregidos 43%; cataratas no operadas 33% y

glaucoma 2%”. Según la Agencia Peruana de Noticias ANDINA [2] existen cerca

de 160,000 personas invidentes de las que casi 600,000 sufren de alguna

discapacidad visual, las estadísticas a nivel nacional indican que “la principal

causa de ceguera es por catarata bilateral con 47%; seguida por errores refractarios

no corregidos con 15%, glaucoma con 14% y la retinopatía diabética con el 5%.

El 37% de los ciegos por cataratas se encuentran distribuidos en regiones de la

sierra y selva, en su mayoría población rural; el 63% restante se ubica en zonas

urbano-marginales de la costa, incluyendo Lima y Callao”. En la ciudad de

Chiclayo se encuentra la Fundación Once para la Solidaridad con Personas Ciegas

de América Latina (FOAL) [3], conformada por un grupo de discapacitados

invidentes de 165 personas ciegas. Para determinar la situación problemática del

contexto en estudio, se aprecia que el bastón convencional, es una herramienta

con el cual las personas invidentes del FOAL en Chiclayo, se apoyan para poder

desplazarse, pero no de una manera segura; ya que presenta limitaciones, esto

afecta el desarrollo de sus actividades normales, haciéndolo dependiente de

alguien cuando quiera ir a otro lugar, en lo referido a lo social el resto de personas

lo ven como una carga por su discapacidad teniendo que estar con ella en todo

momento sufriendo daños psicológicos como discriminación, aislamiento, que

provocan limitantes en su accionar, frustración, etc., que en general disminuyen

su autoestima.

15

La presente tesis denominada “BASTÓN SENSORIAL GEOLOCALIZADOR

INTELIGENTE PARA APOYAR EN EL DESPLAZAMIENTO DE

PERSONAS INVIDENTES EN LA ORGANIZACIÓN REGIONAL DE

CIEGOS DEL PERÚ – CHICLAYO”, se inicia con el propósito de desarrollar un

bastón sensorial geolocalizador inteligente para el desplazamiento de las personas

invidentes de la Organización regional de ciegos del Perú – Chiclayo.

Ante esta realidad, es importante formular la siguiente pregunta ¿De qué manera

se podría apoyar en el desplazamiento de las personas invidentes de la Fundación

Once para la Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina (FOAL) –

Chiclayo?

Frente a esta pregunta y la necesidad de profundizar el problema, se estableció

que el bastón sensorial geolocalizador inteligente, permitirá a las personas

invidentes de la Organización Regional de Ciegos del Perú – Chiclayo desplazarse

en su entorno con mayor confianza y seguridad.

Para lograrlo, se identificaron los factores que generan el deficiente

desplazamiento de las personas invidentes, se determinaron las características

diferenciales del bastón sensorial geolocalizador inteligente con respecto a otros

modelos existentes, se estableció el modelo tecnológico del bastón sensorial

geolocalizador inteligente y sus componentes que permita facilitar el

desplazamiento seguro de las personas invidentes, se determinó la arquitectura de

la tecnología que permita dar soporte al funcionamiento del bastón sensorial

geolocalizador inteligente, se implementó el bastón sensorial y finalmente se

validó su eficiencia con respecto al desplazamiento de las personas invidentes.

Esta investigación se sustenta desde el punto de vista científico porque desarrolla

una solución que permitió disminuir los problemas encontrados, siguiendo las

pautas metodológicas, las cuales se contrastaron a través de los indicadores

establecidos en los objetivos específicos, realizando un pre test y post test a las

personas invidentes con la finalidad de afirmar o negar la hipótesis planteada en

esta investigación, así como enfocando la respuesta de mejora. Desde el punto de

vista económico la propuesta de solución sostiene bajos costos de inversión, en

beneficio de las personas invidentes, adquiriendo el dispositivo a bajo costo, lo

que incide directamente en la satisfacción de las personas invidentes generando

ingresos económicos para la institución que le permita seguir apoyando a estas

personas con discapacidad. Como argumento social se propone que la solución

16

permitirá a las personas invidentes, puedan movilizarse de una manera segura,

mejorar su capacidad de valerse por sí mismo logrando que la sociedad pueda

verlos como personas que no generan cargas adicionales. Para el beneficiario

interno, la solución propuesta permitirá disminuir el riesgo de accidentes de las

personas invidentes y puedan desplazarse de una manera segura.

Tecnológicamente se integra la visualización de mapas y ubicaciones con la

herramienta de la Interfaz de Desarrollo de Aplicaciones (API) de Google Maps,

también se considera la tecnología de Sistema de Posicionamiento Global (GPS).

17

II. MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes

Se han considerado para esta investigación los siguientes antecedentes:

2.1.1. Antecedentes internacionales

Ribón [4] su problemática consistía en la movilidad en las vías de

Cartagena para personas con Discapacidad debido a que las calles de

las ciudades no son aptas para el tránsito de las personas invidentes.

Se aplicó la tecnología basada en sensores ultrasónicos. El prototipo

desarrollado, permitió detectar a cierta distancia objetos, personas,

animales, entre otros, que se le crucen a la persona, adaptando este

sistema al bastón que ellos usan convencionalmente, dándole así más

seguridad a la hora de transitar en las calles de cualquier ciudad del

país. Su objetivo es la seguridad en el desplazamiento de las

personas invidentes. La presente antecedente se relaciona con la

investigación, debido a que su diseño integrado y la tecnología

basada en los ultrasonidos garantizan un buen margen de respuesta

a los obstáculos. Se tomó en consideración esta tesis ya que su valor

agregado es el apoyo a personas invidentes.

Gutiérrez [5], centra su problemática en las personas no videntes del

país de Ecuador, quienes se encuentran expuestas a una serie de

problemas debido a su discapacidad, impidiendo el desarrollo de sus

actividades cotidianas; así como la existencia de poca tecnología

para su apoyo. Se aplicó la metodología para la gestión Tecnológico,

se consiguió guiar a una persona discapacitada visualmente en la

recolección de datos mediante visión artificial utilizando Python,

OpenCV, una Raspberry Pi, dos cámaras web, audífonos y una

batería de 2500 amperios hora, implementado todo en un prototipo

portables que calcule el ángulo de desviación y la distancia del

objeto con respecto del usuario. Se tomó en cuenta esta tesis ya que

su valor agregado reside en la utilización de 02 cámaras para

obtener la distancia desde el usuario hacia objetos utilizando

diferentes técnicas de visión artificial.

Alvarado y Muñoz [6], centra su problemática en la falencias que

carecen las diferentes herramientas y dispositivos orientadas al

18

apoyo de las personas invidentes, limitándose solo a detectar

obstáculos estáticos, la metodología empelada se basa en la creación

de redes neuronales artificiales a partir del algoritmo genético

cooperativo evolutivo (AGCC). Se diseñó e implemento un sistema

anticolisión para invidentes, que usa redes neuronales artificiales

evolutivas (RNAE), los resultados del sistema diseñado fueron la

eficacia de las redes neuronales para dar una respuesta, detectando

objetos estáticos como en movimiento y proporcionando así

seguridad al invidente, evitando que colisione con objetos. Este

trabajo de investigación se tomó en cuenta ya que se emplea la

inteligencia artificial a través de redes neuronales para el apoyo a

resolver problemas ocasionados por la discapacidad visual de los

invidentes.

2.1.2. Antecedentes nacionales

Quezada [7], define la problemática de su tesis en las dificultades

que presentan las personas ciegas al desarrollar sus actividades en el

día a día, ya sea a la hora de desplazarse de un lugar a otro, la

metodología que utilizo se basa en la investigación cualitativa. se

desarrolló un dispositivo electrónico, la cual es capaz de detectar

objetos, desniveles, con una distancia máxima de detección de 150

centímetros, permitiendo que las personas invidentes pueden

desplazarse con mayor seguridad. Se tomó en consideración ya que

el proyecto desarrollado se enfoca en el apoyo de las personas

invidentes.

Parra [8] centra su problemática en las personas invidentes de

nuestro país Perú, ya que carecen de medios tecnológicos que sirvan

como apoyo en el desplazamiento de las personas que conviven con

esta discapacidad, la metodología utilizada es la metodología para la

gestión Tecnológico, Se logró diseñar un dispositivo el cual detecta

y brinda información de la distancia, hasta 2.20 metros con paredes

y objetos con superficies planas; y orientación (centro, derecha e

izquierda) de obstáculos mediante el uso de sensores ultrasónicos.

El dispositivo brinda dicha información a través de una pantalla

LCD, motores vibradores y una señal sonora, de esta manera el

19

invidente puede ser advertido de obstáculos, teniendo como

finalidad el desplazamiento de una manera más segura. Se tomó en

consideración ya que la finalidad es mejorar el desplazamiento de

las personas invidentes en el Perú.

Lizágarra [9] centra su problemática en la discapacidad visual de las

personas invidentes limitándonos de sus actividades diarias, la

metodología utilizada se centra en la investigación empleando el

estudio descriptivo – explicativo, se propone diseñar un bastón

Electrónico con sensores para mejorar el modo de vida de los

invidentes, los resultados obtenidos se determina en el interés de las

personas con discapacidad visual ya que tendrán más seguridad en

el desplazamiento diario. El presente trabajo de investigación se

tomó en cuenta por que está orientado a la implementación de un

dispositivo electrónico, empleando componentes electrónicos para

el apoyo de las personas invidentes.

2.1.3. Antecedentes locales

El diario La industria [10], centra la problemática en la falta de

apoyo de las autoridades hacia las personas invidentes, quienes

aquejan de muchos problemas debido a la discapacidad visual, pero

sobre todo a impulsar en ellos el desarrollarse y valerse por sí mismo,

generando puestos de trabajos que les ayuden a solventar gastos, la

metodología empleada se centra en la investigación, los invidentes

proyectan implementar un taller del sistema Braille, utilizando

plantillas y punzones, más sobre la escritura Braille, como su

historia, las series y signos lingüísticos a través de prácticas dirigidas

de lectura y escritura, los resultados se darán en los participantes

quienes aprenderán los aspectos básicos de dicho sistema de lectura

y escritura en alto relieve, además de este modo los invidentes

podrán obtener recursos económicos que podrán solventar sus gastos

de otras actividades. El siguiente informe se tomó en cuenta por qué

se centra en la perseverancia de las personas invidentes en generar

sus propios puestos de trabajo minimizando los problemas que los

a quejan.

20

RPP Noticias [11] informa de la problemática de las personas

invidentes centrándose en la discriminación al no ser contratados

por parte de las empresas privadas y públicas pese a tener una carrera

profesional, en este caso no se respetarían las leyes de inclusión

social, Durante esta manifestación algunas personas se colocaron

vendas en los ojos y ayudados de bastones, simularon por un

momento ser ciegos, para sentir lo mismo que sienten estas personas.

La relación que se tiene con este informe son los problemas que los

invidentes viven día a día.

2.2. Bases teórico científicas

2.2.1. Discapacidad visual

Según Gómez [12] la discapacidad visual la define como una

anomalía que sufren la estructura de los ojos a causa por una

patología ocular o una lesión cerebral, la cual causa la disminución

de la visión parcial o total de la vista.

Este contenido nos permitirá entender con más profundidad el

origen, naturaleza de la discapacidad visual y algunos conceptos

básicos. Su relevancia radica en que sienta las bases para proponer

un producto acreditable acorde a sus necesidades.

2.2.1.1. Posibles causas

Según la OMS [13] posibles causas que generan la

discapacidad visual son las enfermedades crónicas, los

errores de refracción no corregidos y las cataratas no

operadas son las principales causas de la discapacidad

visual en los países de ingresos medios y bajos.

El texto comienza definiendo la deficiencia del órgano

visual, un concepto que, según el autor causa limitaciones

y constituye desventaja para el ser humano. Desde mi

punto de vista puedo decir que una discapacidad visual

existe cuando no podemos ver lo que la personas videntes

ven, las causas como lo define la Organización Mundial de

la Salud, son los errores de refracción no corregidos y las

cataratas no operadas; son causas principales de la

discapacidad visual, esto se debe a que en muchos países

21

como Perú donde los ingresos de las familias son medios o

bajos, no pueden llevar un control de prevención para

evitar enfermedades como la discapacidad visual que

conlleva a la pérdida parcial o total de la visión.

Cuando una persona pierde la visión parcial o total, tiene

que aprender a desarrollarse en su entorno social

desarrollando destrezas en otros sentidos de su cuerpo para

poder sobrellevar esta enfermedad, por esta razón se tiene

que buscar soluciones tecnológicas que sirvan a las

personas invidentes como ayuda para desarrollarse con

mayor facilidad.

2.2.1.2. Concepto de baja visión

La Asociación D.O.C.E [14] definen la baja visión Como

una disminución de las funciones visuales, no recuperable

por tratamiento y/o corrección refractiva. Se considera

paciente de baja visión a todo aquel cuya agudeza visual

esté comprendida entre 0.05 y 0.3, en el mejor ojo y/o un

campo visual inferior a 20º en el mejor ojo. Estos pacientes

mantienen una visión útil, a la que se denomina resto

visual.

El concepto de baja visión difiere del de ceguera. Las

personas con baja visión son capaces de utilizar su resto

visual para poder seguir realizando algunas actividades

diarias. Sin embargo, hay que diferenciarlo del concepto de

ceguera legal, que alude a aquellas personas con una

agudeza visual inferior a 1/10 y/o un campo visual inferior

a 10º, siendo en este caso muy difícil la rehabilitación

visual.

Los pacientes considerados de baja visión pueden sufrir,

como consecuencia de su deficiencia visual, una serie de

alteraciones psicológicas. Alteraciones estas tan

importantes que se deben tener en cuenta a la hora de

intentar una rehabilitación visual o la adaptación de ayudas,

22

ya que este estado psicológico puede interferir en la

predisposición del paciente para su recuperación.

Habitualmente, un paciente que sufre una pérdida de visión

entra en un proceso de adaptación a la nueva situación.

Causas de la deficiencia visual

Cózar [15] manifiesta que la deficiencia visual puede

aparecer por diversos motivos, la más frecuentes, son las

que afectan al globo ocular, destacando como más

importantes:

Mandal [16] afirma que son muchas las causas que

conllevan a que una persona sufra las consecuencias de la

deficiencia visual, tales como daño al aro, condiciones

heredadas, infecciones, entre otras causas. A continuación,

describo las principales causas:

Daño a los aros: Son causadas por las actividades diarias

que una persona realiza utilizando dispositivos

electrónicos, por algún golpe que sufra jugando algún

deporte que comprometa el órgano de la vista, así como

golpes por accidentes de tránsito; los cuales hacen que la

vista sufra debilitaciones visuales.

Heredadas: Es una condición congénita causada por un

trastorno o estado patológico caracterizada por la pérdida

funcionales del órgano de la vista.

Infecciones de los aros: Se dan por los contagios virales

como el sarampión alemán que se trasmite dela fuente

madre al feto durante el embrazo convertido en un bebe

nacido con discapacidad visual.

Ambliopía: Es una enfermedad que se da en las personas

en una edad temprana a causa de la disminución visual por

falta de estimulación entre ambos ojos, por lo que el

cerebro favorece a un ojo más que el otro.

Catarata: Esta enfermedad mayor mente se da por el

envejecimiento de las personas por el pasar de los años, el

cual ocasiona la perdida de transparencia del lente natural

23

del ojo que es el medio por donde pasan los rayos de luz

que llegan a la retina para luego formarse las imágenes, por

esta razón al opacarse el lente ocasiona que los rayos de luz

no lleguen de manera nítida hacia la retina por lo que las

personas sufren pérdida progresiva de la visión.

Retinopatía diabética: La Retinopatía Diabética, es una

enfermedad crónica que afecta al metabolismo aumentando

en exceso el azúcar en la sangre, produciendo que se dañen

los vasos sanguíneos de la retina y como efecto causa la

ceguera, también se puede decir que aumenta el riesgo de

padecer otras enfermedades como glaucoma, cataratas y

otras enfermedades.

Glaucoma: Es una enfermedad que se caracteriza por

afectar el sistema nervioso de la vista, debido a que se

obstruye el sistema de drenaje por donde fluye el líquido

intraocular del ojo, haciendo que este se acumule y

causando presión ocular en el interior del ojo, dañándose el

nervio óptico y conllevando a la perdida de la visión.

Degeneración macular relativa a la edad: Esta

enfermedad se caracteriza por la degeneración visual por

causa del pasar de los años, quien destruye lentamente la

visión, la cual dificulta la lectura y de manera nítida.

Discapacidad visual relacionada con el sida: Esta

enfermedad se debe a que afecta todo el sistema

inmunológico del cuerpo, por lo que las diversas áreas del

cuerpo pueden contraer una infección, incluyendo al ojo,

ocasionando la pérdida total de la vista.

2.2.2. Las personas ciegas y el uso del bastón

En una publicación ALMEIRA 360 [17] comenta que para muchas

de las personas que sufren con discapacidad visual, parcial o total, el

bastón es una herramienta con el cual se identifican y que sirven para

detectar y esquivar obstáculos que se les presentan en su

desplazamiento. La mayoría de las personas desconocen las técnicas

24

de uso de esta importante herramienta, la cual debe ser adecuada y

que existen muchos modelos en el mercado.

Con el siguiente contenido, podemos definir las características

físicas del futuro bastón sensorial, de tal manera que sea posible un

prototipo que se acomode a sus necesidades. Su relevancia radica en

definir las características estándares del bastón sensorial propuesto.

2.2.2.1. Definición de persona ciega

La ASOCIACIÓN D.O.C.E [18] define a una persona

ciega son aquellas que no pueden ver nada o tienen una

ligera percepción de visión que pueden identificar la luz y

oscuridad, pero la forma de los objetos.

2.2.2.2. Bastón

La Organización Nacional de Ciegos Españoles – ONCE

[19] nos indica que el bastón blanco, conocido también

como bastón largo o de Hoover, es fabricado con tubos de

material de aluminio hueco y recubierto de material

plástico, en la parte inferior lleva un base de jebe o de metal

que sirve como base para afirmar el bastón, en la parte

superior lleva un mango de goma para que pueda ser cogida

con facilidad. Puede ser rígido o plegable. El bastón rígido

se podría decir que debido a su estructura sólida trasmite

mejor las sensaciones táctiles, mientras que el bastón

plegable es más fácil de portar ya que se puede guardar en

cualquier lugar pequeño y es más apropiado para personas

que no lo usan muy seguido.

En cuanto a la medida, debe llegar hasta la apófisis xifoides

del esternón, siendo las medidas más comunes 1.05; 1.10;

1.15 y 1.20 metros. Es muy importante respetar la altura

apropiada para cada persona ya que un bastón muy corto

no permitirá anticipar lo suficiente los obstáculos u

obligará a posturas incorrectas con el consiguiente

perjuicio físico mientras que un bastón muy largo resultará

incómodo y tampoco permitirá la toma correcta. [17]

25

Técnicas de uso

Basándonos en la definición de Cuapio [20] podemos

manifestar que la práctica en el uso del bastón debe ser

constante como para que el usuario lo utilice de manera

adecuada y forma segura. Hay muchas técnicas que la

persona debe aprender para el uso adecuado del bastón

(como la de la Técnica diagonal y Técnica rítmica).

a. Técnica diagonal

Es la técnica que se utiliza para el desplazamiento en el

interior de un lugar que la persona no conoce. Consta

en colocar el bastón en forma diagonal, delante del

cuerpo de modo que el golpe pueda ser amortiguado.

Se toma colocando la parte interna de la muñeca hacia

abajo, con el dedo índice extendido y colocando el

bastón a unos 30º del cuerpo de manera que la punta

quede (sin tocar el suelo) delante del pie del lado

contrario al que sostiene el bastón. [17]

b. Técnica rítmica

Es la técnica que permite a las personas desplazarse de

una manera más segura y de manera independiente en

exteriores de lugares conocidos y no conocidos.

Consiste en mover en forma de barrido el bastón

delante del cuerpo mientras se camina con la finalidad

de detectar obstáculos en el camino. [17]

Para ello es importante que:

• El bastón se debe sostener de forma correcta, es

decir con la muñeca apoyada en el centro del

cuerpo, el dedo índice en extensión (a fin de

posibilitar una buena percepción táctil e

imprimirle direccionalidad al movimiento),

ubicando el bastón extendido hacia delante de

modo que la punta quede delante del pie que

comenzará la marcha.

26

• La posición del brazo sea la adecuada, es decir

que esté con el hombro relajado en posición

primaria (sin que se extienda hacia delante ni

hacia atrás, ni esté elevado ni caído), el brazo al

costado y el antebrazo apoyado delante del cuerpo

formando un ángulo de 90º con respecto al brazo

de forma de posibilitar la correcta toma.

• El movimiento de la muñeca se realice en forma

recta de derecha a izquierda evitando

movimientos circulares que imprimirían al bastón

una dirección incorrecta.

• El arco sea el adecuado, es decir levemente más

ancho que el ancho del cuerpo de modo que al

moverse el bastón anticipe en forma efectiva el

sitio en que la persona va a pisar. El bastón debe

tocar el suelo en los extremos derecho e izquierdo

del arco levantándose levemente del piso (en el

caso de la técnica de dos puntos) o deslizándose

(en el caso de la técnica de contacto constante).

• El ritmo se realice de modo que el bastón toque el

suelo del lado derecho mientras que el pie

izquierdo se adelanta y viceversa.

c. Movilidad y orientación de los invidentes

El movimiento es un elemento básico para el

aprendizaje. Cuando el invidente explora y tiene

contacto físico con su mundo es cuando el aprendizaje

se lleva a cabo. Las personas que padecen de

incapacidades de la vista típicamente necesitan que se

les anime a explorar su medioambiente. Para ellos el

mundo puede ser desconcertante e impredecible, o

puede no ofrecerles motivación. [21]

El entrenamiento en Orientación y Movilidad (O & M)

ayuda al niño ciego o incapacitado de la vista a darse

27

cuenta en donde está y a dónde desea ir (orientación).

También lo ayuda a poder llevar a cabo su plan de

moverse a dónde quiere ir (movilidad). El desarrollo de

las habilidades de orientación y movilidad debe

iniciarse en la infancia, comenzando a concientizarlo

de su cuerpo y movimiento. Esta concientización debe

continuar sin interrupción hasta que el niño se convierta

en adulto, al ir aprendiendo habilidades que le permitan

navegar su mundo de manera eficiente, eficaz y segura.

[21].

2.2.3. Metodología RUP

El contenido que se desarrollará a continuación, permitió entender

la presente metodología y ponerla en práctica para el desarrollo del

software para el bastón sensorial, definiendo sus etapas y

características.

2.2.3.1. Definición

Es una metodología de desarrollo de software que se basa

en componentes e interfaces, haciendo uso del Lenguaje

Unificado de Modelado (UML). Es una de las más usadas

para el análisis, implementación y documentación de los

sistemas orientados a objetos. [22]

2.2.3.2. Características

➢ Orientado a los casos de uso: Que reflejan las

necesidades de los usuarios futuros, definiéndolos

desde el modelado de negocio y representándolo a

través de los requerimientos funcionales.

➢ Centrado en la arquitectura: Describe cada uno de

los elementos que componen la estructura del futuro

sistema. Se representa a través de vistas en las que se

incluyen diagramas UML

➢ Iterativo e Incremental: El cual involucra a cada una

de las iteraciones o flujos de trabajo de forma

planificada. [22]

28

2.2.4. Sistemas embebidos

Este marco teórico, permitió establecer la base científica para el

desarrollo del bastón sensorial, especificando cada uno de las etapas

y actividades de su ciclo de vida para el desarrollo del prototipo que

se define en la presente tesis. Su relevancia radica en que es la hoja

de ruta a seguir para la implementación del bastón sensorial.

2.2.4.1. Concepto

“Es un conjunto de dispositivos electromecánicos que

interactúan bajo una estrategia de control, previamente

programada e incrustada en dichos dispositivos, a fin de

lograr una respuesta rápida, eficiente y local ante los

cambios percibidos” [23]

“Hace referencia a todo circuito electrónico digital capaz

de realizar operaciones de computación, generalmente en

tiempo real, que sirven para cumplir una tarea específica de

un producto.” [24]

2.2.4.2. Clasificación

Galeano [23], los clasifica en:

➢ Clase 1 – Productos electrónicos de uso general.

➢ Clase 2 – Productos electrónicos de servicio

ininterrumpido.

➢ Clase 3 – Productos electrónicos con alto grado de

confiabilidad.

2.2.4.3. Ciclo de vida

Pérez et. Al. [25], propone el siguiente ciclo de vida para

sistemas embebidos:

➢ Definición de especificaciones. Se determinan los

requisitos del sistema a desarrollar

➢ Diseño global. Diseño y visión total del sistema.

➢ Implementación. Es la fase en la que se pone en

práctica el diseño elaborado anteriormente.

➢ Test unitario. Verificación del correcto

funcionamiento de los componentes hardware y

software.

29

➢ Integración. Unión de todos los módulos que forman

parte del sistema.

➢ Test operacional. Realización de las últimas pruebas

sobre un escenario real para identificar los errores y

obstáculos.

2.2.5. Geolocalización

La geolocalización es un proceso capas de ubicar la posición

geográfica a través de coordenadas que determina la posición de un

punto en el espacio. [26]

Este contenido es mucha importancia y relevancia ya que forma

parte del valor agregado del producto acreditable, ya que será posible

la ubicación en tiempo real de la persona invidente, permitiendo que

pueda desplazarse sin inconvenientes y desarrolle normalmente sus

actividades cotidianas.

2.2.5.1. Tipos de geolocalización

➢ GPS: Es un sistema de posicionamiento global de

localización, creado por el departamento de defensa de

estados unidos con fines militares, que permite

determinar posición, velocidad y tiempo; además

utiliza una red de ordenadores y 24 satélites, para

determinar triangulación, altitud, longitud de cualquier

objeto en la superficie terrestre. [27]

➢ GSM: Es un sistema global para comunicaciones

móviles implementado mediante la combinación de

satélites y antenas terrestres; también conocidas como

tecnología móvil 2G o de segunda generación. [27]

➢ WIFI (WPS): Es un sistema estándar de seguridad de

red, que nos permite conectarnos de forma inalámbrica

y simplifica el acceso. [27]

2.2.6. Arduino

Arduino [28] es una plataforma electrónica de código abierto (Open

Source) basada en hardware y software fáciles de usar. Se programa

usando el “Arduino Programming Language” (basado en Wiring) y

el “Arduino Development Environment” (basado en Processing).

30

Los proyectos de Arduino pueden ser autónomos o se pueden

comunicar con software en ejecución en un ordenador.

Debido a que la plataforma electrónica de Arduino es fácil de

interactuar con el usuario, es económica, su entorno de

programación es simple y claro y es de código abierto extensible

tanto en hardware como en software, simplificó el proceso de trabajo

con microcontroladores, permitiendo que el ensamblaje del resto de

componentes y el software se integren adecuadamente, admitiendo

la interoperabilidad entre ellos.

2.2.6.1. Tipo de arduino

Existen varios tipos de Arduino, tales como:

➢ Duemilanove: Es una placa con microcontrolador

basada en el ATmega168 (datasheet) o el ATmega328

(datasheet)., Tiene 14 pines con entradas/salidas

digitales (6 de las cuales pueden ser usadas como

salidas PWM), 6 entradas analógicas, un cristal

oscilador a 16Mhz, conexión USB, entrada de

alimentación, una cabecera ISCP, y un botón de reset.

[28]

➢ Mega: El Arduino Mega es una placa microcontrolador

basada ATmeg1280 (datasheet). Tiene 54

entradas/salidas digitales (de las cuales 14

proporcionan salida PWM), 16 entradas digitales, 4

UARTS (puertos serie por hardware), un cristal

oscilador de 16MHz, conexión USB, entrada de

corriente, conector ICSP y botón de reset. [28]

➢ Nano: El Arduino Nano es una pequeña y completa

placa basada en el ATmega328 (Arduino Nano 3.0) o

ATmega168 (Arduino Nano 2.x) que se usa

conectándola a una protoboard. Tiene más o menos la

misma funcionalidad que el Arduino Duemilanove,

pero con una presentación diferente. No posee conector

para alimentación externa, y funciona con un cable

USB Mini-B en vez del cable estándar. [28]

31

➢ Pro: La Arduino pro es una placa con un

microcontrolador ATmega168 (datasheet) o en el

ATmega328 (datasheet). La Pro viene en versiones de

3.3v / 8 MHz y 5v / 16 MHz. Tiene 14 E/S digitales (6

de las cuales se puedes utilizar como salidas PWM), 6

entradas analógicas, un resonador interno, botón de

reseteo y agujeros para el montaje de tiras de pines.

Vienen equipada con 6 pines para la conexión a un

cable FTDI o a una placa adaptadora de la casa

Sparkfun para dotarla de comunicación USB y

alimentación. [28]

2.2.7. Sensores

Son dispositivos que emiten señales analógicas y que las convierten

magnitudes físicas o químicas en magnitudes eléctricas. Las

variables de instrumentación pueden ser: temperatura, intensidad

lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento,

presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una

magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una

RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad o un

sensor capacitivo), una tensión eléctrica (como en un termopar), una

corriente eléctrica. [29]

Este concepto nos ha hecho entender las características principales

de los sensores, ya que con ello se pudo configurar su uso para que

se pueda detectar los obstáculos y ayude al mejor desplazamiento.

Su relevancia radica en que ayudó a la persona invidente a

desplazarse correctamente, pudiendo valerse por sí mismo sin

depender de otra persona.

2.2.8. Motores vibradores

Son dispositivos accionados por un motor, que por medio de un

desequilibrio definido generan vibraciones mecánicas de diferentes

frecuencias y amplitud.

Los vibradores interiores son herramientas eléctricas empleadas para

compactar vibraciones de baja amplitud y eliminan en aire contenido

en las vibraciones. [29]

32

Su importancia radica en que es uno de los componentes principales

del bastón sensorial, ya que al vibrar alertan a la persona invidente

de algún obstáculo que se presente en el camino.

2.2.9. Open data

Son datos abiertos que pueden ser utilizados, reutilizados y

redistribuidos libremente por cualquier persona, y que se encuentran

sujetos, cuando más, al requerimiento de atribución y de compartirse

de la misma manera en que aparecen. [29]

Se usó el código abierto de la programación Arduino, ya que como

es relativamente sencillo, sirve para programar la sintaxis del

funcionamiento del dispositivo.

2.2.10. Aplicación móvil

Es una aplicación de software que se instala en dispositivos móviles

o Tablet para ayudar al usuario en una labor concreta, ya sea para

ámbito profesional o para entretenimiento.

2.2.10.1. Tipos de aplicaciones móviles

Existen tres tipos de aplicaciones móviles, que a

continuación se describe:

➢ Aplicaciones Nativas: Son las que se desarrollan de

forma específica para un sistema operativo

determinado al que se conoce como software

development kit o SDK. Cada plataforma tiene un

sistema operativo diferente. Los más conocidos son

iOS y Android. También existen otros como Windows

Phone. [30]

La descarga o instalación de las aplicaciones nativas se

realiza desde las diferentes app stores de cada

dispositivo, esta aplicación no necesitan una conexión

a internet para su funcionamiento [31].

Estas aplicaciones nativas tienen como ventaja la

adaptación en un 100% a las funcionalidades de móvil

y acceder a la mayoría de características de Hardware,

su desventaja es que su costo es elevado.

33

➢ Aplicaciones Web: Estas aplicaciones pueden ser

ejecutadas en cualquier dispositivo o navegador, ya que

son independientes de los sistemas operativos, a

diferencia de las aplicaciones nativas es que con una

sola aplicación web se llega a varios dispositivos [31].

La aplicación web utiliza lenguajes muy conocidos

entre los programadores como: HTML y CSS. Se

ejecutan dentro del propio navegador web del

dispositivo a través de una URL. Una vez que deseas

utilizarla, la propia aplicación se adaptará al dispositivo

que estés usando [31].

Estas aplicaciones no necesitan instalación en los

dispositivos, simplemente con crear un acceso directo,

servirá para utilizar la aplicación web. Aplicaciones

web desarrolladas y conocidas son Google Crome,

Safari, etc.

La ventaja de esta aplicación es que su costo es

económico y su desventaja es que cuenta con

restricciones al acceso de ciertas características del

dispositivo o como estar conectado a internet.

➢ Aplicaciones Hibridas: Es una combinación de la

aplicación nativa con la aplicación web, estas

aplicaciones se desarrollan en los lenguajes más

comunes de las aplicaciones web como HTML y CSS,

pueden acceder a la mayoría de características de

hardware de cada dispositivo [31].

➢ Estas aplicaciones también tienen la capacidad de

adaptarse a una aplicación nativa para cualquier

dispositivo como Tablet, Smartphone, entre otros.

Estas aplicaciones son más económicas de las otras

aplicaciones descritas anteriormente, así como también

se pueden instalar desde la App store y es mejor que

una aplicación web [31].

34

2.2.11. Batería lipo

Es una poderosa opción de almacenamiento y suministro de energía

eléctrica para proyectos de electrónica, robótica, Drones, sistemas

embebidos y artículos de hobby. Tiene la capacidad de almacenar

altas densidades de energía gracias a su componente químico, el

Polímero de iones de Litio o comúnmente conocido como Polímero

de Litio. De este componente químico se derivan las contracciones

Li-Poli, LiPo, LiP, Li-Pol, entre otros [32].

La batería LiPo tiene amplia densidad de energía, lo que le permite

mantener mayor energía durante más tiempo en comparación con

otros elementos químicos que conforman a otro tipo de baterías. Con

una batería LiPo vamos a obtener más energía que una batería

convencional del mismo peso. [32].

Con las deficiones que se presentan a continuación, se permitió

elegir de manera más acertada la fuente de alimentación, que ha

permitido proveer de energía a los dispositivos que comprenden el

bastón sensorial.

Finalmente, elegimos la batería lipo, porque no recalienta como las

existentes en el mercado, su carga es duradera y ha sido la más

apopiada para el bastón sensorial.

2.2.11.1. Clasificación de baterías lipo.

Las baterías de Lipo se clasifican de la siguiente manera:

➢ NiCD (Batería de Níquel Cadmio): Son baterías, de

uso doméstico e industrial, cada vez se usa menos por

el efecto memoria y al cadmio, material muy

contaminante. [33]

➢ NiMH (Batería de Níquel Metal Hidruro): Este tipo

de batería usa un ánodo de oxihidróxido de Níquel

(NiOOH), como en la batería Ni-CD, pero el cátodo es

una aleación de hidruro metálico. Esta aleación permite

eliminar el cadmio, muy caro y muy contaminante para

el medio ambiente. [33]

➢ IonLitio (Batería de Iones de Litio): La batería de

Iones de Litio, es un dispositivo diseñado para

35

almacenamiento de energía eléctrica que emplea como

electrolito una sal de litio que procura los iones

necesarios para la reacción electroquímica reversible

que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo. [33]

➢ LiPo (Batería de Polímero de Litio): La batería de

polímero de iones de litio, son pilas recargables (células

de secundaria), compuestas generalmente de varias

células secundarias idénticas en paralelo para aumentar

la capacidad de la corriente de descarga, y están a

menudo disponibles en serie de "packs" para aumentar

el voltaje total disponible. [33]

2.2.11.2. Potencia de batería lipo

El voltaje de una celda en una batería es de 3.7v, y cuando

la batería se utiliza, por consecuencia, este voltaje va a

disminuir (se va a descargar la batería). Aquí se debe poner

mucha atención para que el voltaje no disminuya por

debajo de los 3.0V. [32]

2.2.11.3. Voltaje ideal de una bateria lipo

El voltaje mínimo en una celda debe ser de 3.0V

El voltaje máximo en una celda de 4.2V [32]

36

III. METODOLOGÍA

3.1. Tipo y nivel de investigación

Considerando a Lester y Lester (2012) citado por Hernández et. al. [34] el

tipo de investigación de la presente tesis es aplicada y el nivel cuasi

experimental, ya que “incluye tiene como justificación adelantos y

productos tecnológicos”, puesto que va a “evaluar, comparar, interpretar,

establecer precedentes y determinar causalidad y sus implicaciones”.

3.1.1. Tipo de investigación

Aplicada

3.1.2. Nivel de investigación

Cuasi experimental

3.2. Diseño de investigación

De acuerdo a la investigación que se desarrolló y según los estudios

realizados el año 2014 por Hernández et. al. [34], el diseño de contrastación

que se utilizó fue es la de preprueba/pos prueba con un solo grupo.

El diseño se diagrama como sigue:

G: O1 X O2

Donde:

G = Grupo se le aplica la prueba.

O1 = Observación del desplazamiento de las personas invidentes

antes del uso del dispositivo.

X = Aplicación del estímulo (Bastón Sensorial Geocalizador

Inteligente) (Variable Independiente)

O2 = Observación del comportamiento de los procesos de ventas y

almacén después de la aplicación del sistema.

3.3. Población, muestra y muestreo

3.3.1. Población

La población objeto del estudio estuvo constituida por:

✓ Representante de la organización = 1

✓ Personas invidentes = 156

37

3.3.2. Muestra

La muestra se ha obtenido haciendo uso de la fórmula del

procedimiento para estimar el tamaño de la muestra representativa

para una población finita definida por Bernal [35]:

𝑛 =𝑍2𝑃𝑄𝑁

𝐸2(𝑁 − 1) + 𝑍2𝑃𝑄

Donde:

n = Tamaño de la muestra por estimar.

Z = Nivel de confianza o margen de confiabilidad (95%, es

decir, Z = 1,96).

N = Tamaño de la población (Número).

P = Proporción (intervalo, calculado a partir de los datos de

la muestra, en el cual nosotros “confiamos” se encuentra

la proporción de la población. En este caso P = 0.5).

Q = 1 – P = 0.5.

E = Error de estimación (diferencia máxima entre la

proporción muestral y la proporción proporcional que el

investigador está dispuesto aceptar en función del nivel

de confianza definido para el estudio. En este caso E =

0.05 * 5%).

✓ Muestra 1

La muestra de la población 1 estuvo constituida por:

𝑛 =1.962 ∗ 0.5 ∗ 0.5 ∗ 310

0.052(310 − 1) + 1.962 ∗ 0.5 ∗ 0.5

n = 31 individuos

Esta muestra ha permitido entrevistar a las personas invidentes

para extraer información de su experiencia con el bastón común.

3.3.3. Muestreo

La técnica de muestreo que se aplicó ha sido la de aleatorio simple

teniendo como prioridad las personas con mayor grado de ceguera.

38

3.4. Criterios de selección

Se eligen a las personas invidentes con mayor grado de ceguera ya que son

las más indicadas para realizar las pruebas de funcionamiento del bastón

Geolocalizador y así pueda guiar a la persona de una manera segura sin

depender de otra ayuda.

3.5. Operacionalización de variables

Las variables que se han utilizado como elementos básicos en el desarrollo

de la hipótesis están identificadas de la siguiente manera:

3.5.1. Variables

3.5.1.1. Variable independiente

Bastón Sensorial Geolocalizador Inteligente

3.5.1.2. Variable dependiente

Desplazamiento de las personas invidentes

39

3.5.2. Indicadores (Operacionalización de variables)

TABLA I

INDICADORES

Objetivo específico Indicador(es) Definición conceptual Unidad de medida Instrumento Definición operacional

Identificar los factores que generan

el deficiente desplazamiento de las

personas invidentes

Tipos de espacios de desplazamiento Espacios donde se desplaza la

persona invidente Unidad Cuestionario

Número de tipos de

espacios de desplazamiento

% de personas invidentes que usan un

dispositivo para su desplazamiento

Porcentaje de personas que utilizan algún tipo de apoyo para

su desplazamiento

Porcentaje Cuestionario

Nro. de personas invidentes

que usan un dispositivo

para su desplazamiento / Nro. de personas invidentes

% de personas invidentes que

consideran útil el dispositivo para su desplazamiento

Porcentaje de personas invidentes

que consideran útil el dispositivo para su desplazamiento


Nro. de personas invidentes

que consideran útil el

dispositivo para su desplazamiento / Nro. de

personas invidentes

Determinar las características diferenciales bastón sensorial geolocalizador inteligente con

respecto a otros modelos existentes

Características innovadoras del

modelo tecnológico

Porcentaje de características

innovadoras del modelo tecnológico


% de características

innovadoras del modelo tecnológico

Establecer el modelo tecnológico

del bastón sensorial geolocalizador inteligente y sus componentes que

permita facilitar el desplazamiento

seguro de las personas invidentes

Componentes innovadores utilizados Nro. de componentes innovadores

utilizados Porcentaje Cuestionario

Nro. de componentes

innovadores utilizados

Garantía de uso del bastón sensorial Porcentaje de garantía de uso del

bastón sensorial Porcentaje Cuestionario

% de garantía de uso del

bastón sensorial

Determinar la arquitectura de la

tecnología que permita dar soporte al funcionamiento del bastón

sensorial geolocalizador inteligente.

Dispositivos innovadores utilizados Nro. de dispositivos innovadores

utilizados Unidad Cuestionario

Nro. de dispositivos innovadores utilizados

Validar la eficiencia del bastón

sensorial con respecto al

desplazamiento de las personas invidentes

Validación de propuesta Aceptación de las características

diferenciales del bastón sensorial

Alta / Media /

Baja Cuestionario

% de aceptación de las características diferenciales

del bastón sensorial

40

3.6. Técnicas e instrumentos de recolección de datos

A continuación, en la siguiente tabla se muestra las técnicas e instrumentos

que fueron útiles para la recolección de datos.

TABLA II

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Técnicas Instrumentos Elementos de la

población Propósito

Entrevista Formato de entrevista

Ver Anexo N° 01 Representante de FOAL

Identificar a las personas según su grado

de deficiencia visual.

Encuesta Formato de cuestionario

Ver Anexo N° 02 Personas invidentes

Identificar el problema de las personas

invidentes

Observación

Formato de ficha de

observación Ver Anexo N° 03

Personas invidentes

Observar que tan eficiente es el

desplazamiento de la

persona invidente

3.7. Procedimientos

3.7.1. Metodología de desarrollo

A continuación, se mencionan las actividades que se realizaron en

cada una de las iteraciones de la metodología a seguir, en este caso

RUP:

1. Iteración #1: Planificación del proyecto (Plan de sistemas)

En esta iteración se desarrollaron las siguientes actividades:

✓ Definición del alcance del proyecto.

✓ Identificación de tareas.

✓ Entrevistas con el representante de FOAL.

✓ Encuetas a las personas invidentes.

✓ Elaboración del plan de sistemas.

2. Iteración #2: Análisis Preliminar de Requerimientos –

Modelado de Negocio


✓ Identificación de cada uno de los procesos.

✓ Determinación de las actividades por cada proceso de

negocio.

41

3. Iteración #3: Análisis Preliminar de Requerimientos – Casos

de Uso


✓ Determinación de los requisitos funcionales

✓ Determinación de los requisitos no funcionales.

4. Iteración #4: Análisis


✓ Especificación de cada uno de los requerimientos

funcionales.

✓ Identificación de las clases de análisis.

5. Iteración #5: Diseño


✓ Diseño de la interfaz de usuario.

✓ Diseño de la arquitectura.

✓ Determinación de las clases de diseño.

✓ Diseño del bastón sensorial.

✓ Determinación de los componentes del bastón sensorial.

6. Iteración #6: Implementación y Prueba


✓ Programación de la aplicación.

✓ Programación del dispositivo Arduino.

✓ Pruebas de campo.

3.7.2. Análisis de riesgos

El análisis de riesgos en el desarrollo de la presente tesis se efectuó

con la finalidad de identificar las fases, entregables y objetivos

afectados durante desarrollo de la presente tesis, las mismas de

detallan en el Anexo Nº 02.

42

3.7.3. Producto acreditable

1. Interfaces

Se construyeron las interfaces del Bastón sensorial

geolocalizador inteligente para apoyar en el desplazamiento de

personas invidentes en la Organización Regional de Ciegos del

Perú – Chiclayo, las mismas que se presentan en el ítem 4.1.6.

Iteración #6: Diseño del prototipo, sección Diseño y desarrollo

de aplicación móvil, en el Capítulo IV. Resultados.

2. Diseño del prototipo

De diseñó el prototipo del Bastón sensorial geolocalizador

inteligente para apoyar en el desplazamiento de personas

invidentes en la Organización Regional de Ciegos del Perú –

Chiclayo, el cual se detalla en el ítem 4.1.6. Iteración #6: Diseño

del prototipo, en el Capítulo IV. Resultados.

3. Integración total del sistema

Se han unido las partes del bastón sensorial para su

funcionamiento, el cual se detalla el ítem 4.1.6. Iteración #7:

Integración total del sistema, en el Capítulo IV. Resultados.

3.7.4. Manual de usuario

Se elaboró un manual de usuario con la finalidad de ayudar a los

usuarios en el uso del Bastón sensorial geolocalizador inteligente

para apoyar en el desplazamiento de personas invidentes en la

Organización Regional de Ciegos del Perú – Chiclayo que se

implementó, la cual se muestra en el Anexo Nº 05.

43

3.8. Plan de procesamiento y análisis de datos

Los datos recolectados se procesarán haciendo uso de Microsoft Excel

haciendo uso de una laptop de las siguientes características:

DESCRIPCION DE

COMPONENTES CARACTERISTICAS

Sistema operativo

Windows 10 Enterprise 64-bit (10.0,

Build 17134)

(17134.rs4_release.180410-1804)

Idioma Español

Marca HP

Modelo HP 250 G6 Notebook PC

BIOS F.21 (Tipo: UEFI)

Procesador Intel(R) Core(TM) i5-7200U CPU @

2.50GHz (4 CPUs), ~2.7GHz

Memoria 4096MB RAM

Memoria SO 4012MB RAM

Paginación 6192MB used, 1819MB available

44

3.9. Matriz de consistencia

TABLA III MATRIZ DE CONSISTENCIA

PROBLEMA OBJETIVOS HIPÓTESIS VARIABLES

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA OBJETIVO GENERAL HIPÓTESIS VARIABLES DE ESTUDIO

¿De qué manera se podría apoyar en el

desplazamiento de las personas invidentes de

la Fundación Once para la Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina (FOAL) –

Chiclayo?

Desarrollar un bastón sensorial

geolocalizador inteligente para el

desplazamiento de las personas invidentes de la Organización regional de ciegos del Perú –

Chiclayo.

El bastón sensorial geolocalizador inteligente,

permitirá a las personas invidentes de la

Organización Regional de Ciegos del Perú – Chiclayo desplazarse en su entorno con

mayor confianza y seguridad.

VARIABLE INDEPENDIENTE

Bastón Sensorial Geolocalizador Inteligente

VARIABLE DEPENDIENTE

Desplazamiento de las personas invidentes

OBJETIVOS ESPECÍFICOS DESCRIPCIÓN DEL LOGRO DE LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS INDICADORES

Identificar los factores que generan el deficiente desplazamiento de las personas

invidentes.

Establecer el modelo tecnológico del bastón

sensorial geolocalizador inteligente y sus componentes que permita facilitar el

desplazamiento seguro de las personas

invidentes

Determinar las características diferenciales

bastón sensorial geolocalizador inteligente

con respecto a otros modelos existentes.

Determinar la arquitectura de la tecnología

que permita dar soporte al funcionamiento del

bastón sensorial geolocalizador inteligente.

Validar la eficiencia del bastón sensorial con

respecto al desplazamiento de las personas

invidentes.

Mediante las encuestas y entrevistas que se realicen a las personas invidentes

Establecer un cuadro comparativo de las que ya existen en el mercado y establecer sus ventajas.

Revisión de la literatura, análisis de los modelos existentes.

A través del diseño un modelo que se adecúe a las necesidades de las personas invidentes

A través de los usuarios finales

Tipos de espacios de desplazamiento

% de personas invidentes que usan un

dispositivo para su desplazamiento

% de personas invidentes que consideran útil

el dispositivo para su desplazamiento

Componentes innovadores utilizados

Garantía de uso del bastón sensorial

Características innovadoras del modelo

tecnológico

Dispositivos innovadores utilizados

Validación de propuesta

45

3.10. Consideraciones éticas

A continuación se listan los aspectos que se han considerado para la

protección y bienestar de los participantes de esta investigación, en este caso

las personas entrevistadas e invidentes encuestados, así como de la

seguridad (resguardo) de los datos:

✓ Se aplicación técnicas de recolección de datos como encuestas y

entrevistas, las cuales han sido desarrolladas con toda normalidad. En

cuanto a las encuestas, éstas han sido anónimas con la finalidad de

salvaguardar los datos del encuestado.

✓ Los datos obtenidos serán utilizados con fines netamente académicos y

exclusivamente para la presente tesis.

46

IV. RESULTADOS

4.1. En base a la metodología utilizada

Para el desarrollo de la presente tesis considerando la fusión de dos

metodologías, con la finalidad de facilitar el desarrollo del producto

acreditable.

➢ Metodología RUP

➢ Metodología de sistemas embebidos

4.1.1. Iteración #1: Planificación del proyecto

A. Participantes del proyecto

➢ Docente coordinador

✓ Mgtr. Ing. Marlon Eugenio Vílchez Rivas

➢ Equipo del proyecto

✓ Roger Jaime Fernández Llontop

➢ Contacto

✓ Mery Ordinola Farias

B. Descripción del área

➢ Organigrama estructural

Fig. 1. Organigrama FOAL - Chiclayo

47

➢ Funciones del responsable

El responsable en su calidad de presidente de la Fundación

Once América Latina – Chiclayo es la Sra. Mary Ordinola

Farías que, de acuerdo con el Reglamento de Funciones, se

le atribuye las siguientes funciones:

a. Representar a la Asociación, en cuantos actos, acciones

o gestiones sea necesario, figurando a la cabeza de

cualquier representación de la Asociación.

b. Convocar dentro de las normas reglamentarias las

reuniones de las Asambleas Generales y la Junta

Directiva.

c. Acordar la constitución de ponencias o comisiones

especiales para el estudio de un asunto concreto, sin

perjuicio de las facultades que en el mismo orden

corresponden a la Junta Directiva o Asamblea General.

d. Someter a la deliberación de la Asamblea General

aquellos asuntos que, habiendo sido objeto de estudio por

la Junta Directiva, se estime que requieren tal acuerdo,

ya sea a iniciativa propia o de un tercio, al menos, de los

Vocales de la Junta que hubieran aceptado el acuerdo.

e. Presidir las sesiones de la Asamblea General y la Junta

Directiva; dirigir sus debates; conceder el uso de la

palabra a los asistentes que lo soliciten; marcar el orden

de las intervenciones y efectuar el señalamiento de turnos

que hayan de consumirse para la defensa o impugnación

del asunto; retirar, igualmente, el uso de la palabra a todo

aquel que se produzca de manera inconveniente o

irrespetuosa; poder obligarle a abandonar la sesión, sin

perjuicio de la responsabilidad que pudiera derivarse de

su actitud; determinar las cuestiones a votar y la forma

de votación; disponer la suspensión de los debates sobre

algún asunto y ordenar su nuevo estudio; usar de la

palabra cuando lo tenga por oportuno.

48

f. Firmar con el secretario la correspondencia oficial y las

actas, poniendo el visto bueno a las certificaciones que el

secretario expida.

g. Hacer cumplir los acuerdos adoptados que reciba de las

Asambleas Generales y de la Junta Directiva.

h. Cuando lo estime oportuno el presidente podrá delegar

alguna o algunas de estas funciones en alguno de los

vicepresidentes.

i. Proveerá los nombramientos del personal administrativo,

fijando su retribución y separará de sus cargos a los

mismos. Todo ello lo ratificará la Junta Directiva.

➢ Realidad problemática

En la ciudad de Chiclayo se encuentra la Fundación ONCE

para la Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina

(FOAL), conformada por un grupo de discapacitados

invidentes de 165 personas ciegas, personas que utilizan

como medio de apoyo el bastón como único medio para

desplazarse y detectar obstáculos, de esta manera sola la

experiencia que ellos pueden ir adquiriendo, les servirán para

realizar sus actividades diarias.

Es una entidad creada en 1998 por iniciativa de la ONCE

(Organización Nacional de Ciegos Españoles) que trabajan

para promover la plena integración educativa, social y

laboral de las personas con discapacidad visual de América

Latina.

El problema de las personas invidentes de la Fundación Once

para la Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina

(FOAL) - Chiclayo, es que no se pueden desplazar con

facilidad y de forma segura ya que muchas veces, se

encuentran con obstáculos los cuales no pueden evadir y

menos ser alertados por el bastón blanco o convencional;

consecuencia de esto sufren golpes y fracturas en diversas

zonas del cuerpo.

49

El bastón convencional, es una herramienta con el cual las

personas invidentes de la Fundación Once para la

Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina (FOAL)

– Chiclayo, se apoyan para poder desplazarse, pero no de una

manera segura; ya que presenta diversas limitaciones como,

por ejemplo:

1) No poder alertar obstáculos de manera segura, ya que al

ser un bastón convencional no posee características que le

puedan ayudar en su desplazamiento, 2) No puede detectar

desniveles, esto hace que la persona tenga que adivinar” lo

que hay a su alrededor, tiene que desplazar el bastón en unos

180 grados para “palpar” si es que hay algo hacia adelante y

no le impida seguir con su camino, pero a pesar de ello suele

tropezarse y en muchas ocasiones le causa severas lesiones,

3) No puede alertar de barreras que puedan impactar en el

cuerpo del invidente de la cintura hacia la cabeza, haciendo

que la persona tenga que apoyase aparte del bastón, de una

persona que lo pueda guiar en su desplazamiento; en este

caso las personas de quienes dependen no tienen la

disponibilidad suficiente para hacerlo dejándolos que lo

hagan por si solos.

Esto limita el desarrollo de sus actividades normales,

haciendo dependiente de alguien cuando quiera ir a otro

lugar, en lo referido a lo social el resto de las personas lo ven

como una carga por su discapacidad teniendo que estar con

ella en todo momento sufriendo daños psicológicos como

discriminación, aislamiento, se cohíben, se frustren, etc.,

disminuyendo su autoestima.

Ante ello se presenta la posibilidad de apoyar a estas

personas con discapacidad, por lo que la presente tesis

pretende desarrollar un dispositivo más sofisticado que

pueda ayudar a los pacientes con ceguera a mejorar su

calidad de vida.

50

Antecedentes de los diferentes problemas que presentan

las personas invidentes del Fundación Once para la

Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina

(FOAL) – Chiclayo.

PERSONAS CON DISCAPACIDAD VISUAL

PARCIAL: En el centro del FOAL-Chiclayo, el 40% que

equivale a 66 personas invidentes sufren ceguera parcial; que

quiere decir que su visión es baja, por lo que estas personas

no han perdido en su totalidad la visión, pudiendo aun

reconocer objetos con dificultad.

PERSONAS CON DISCAPACIDAD VISUAL TOTAL:

El 60 % que equivale a 99 personas invidentes que acoge el

centro FOAL-Chiclayo, presentan discapacidad visual total,

que quiere decir que perdieron en su totalidad la visión de la

vista, por lo que no pueden reconocer ningún tipo de objeto,

esto hace al invidente mucho más dependiente de otras

personas para ayudarse a desplazar y realizar otras

actividades diarias.

PERSONAS CON DISCAPACIDAD VISUAL POR

ACCIDENTES: El 10% que equivale a 16 personas

invidentes acogidas en el centro del FOAL-Chiclayo,

sufrieron accidentes de tránsito afectando en su mayoría su

sistema visual y perdiendo la visión en su totalidad.

LESIONES POR TROPIEZOS: Las personas invidentes

del FOAL - Chiclayo sufren lesiones por los tropiezos con

objetos que no logran evadir debido a que los bastones

convencionales no pueden detectar. Según lo manifestado

por el Gerente del FOAL – Chiclayo, el 70% de las personas

invidentes sufren al menos 2 accidentes por semana, que

sumado promedio al año es de 96 accidentes por tropiezo. De

las 165 personas que acoge el FOAL-Chiclayo, 15 de ellas

ya han sufrido fracturas graves en diferentes partes del

cuerpo y en el resto al menos una vez sufrieron accidentes

51

leves a causa de tropiezos o impactos que tuvieron con

diferentes partes de la infraestructura del local.

MARGINADOS POR LA SOCIEDAD: Muchos de las

personas invidentes acogidas por el FOAL-Chiclayo, fueron

marginados por personas videntes, que nunca tuvieron ni la

mínima intención de ayudarlos, al contrario, fueron

empujados, maltratados y en el extremo insultado, debido a

que los ven como una carga por la discapacidad visual que

presentan.

C. Análisis de la situación tecnológica

➢ Sistemas existentes

En la institución de la Fundación ONCE América Latina –

Chiclayo, no hay sistemas existentes que puedan servir como

apoyo a las personas invidentes de la organización.

➢ Aplicativos utilizados

En la Organización Regional de Ciegos del Perú – Chiclayo,

no existen aplicaciones que utilicen las personas invidentes

para su apoyo en el desplazamiento.

➢ Equipos (hardware)

Los invidentes de la Organización Regional de Ciegos del

Perú – Chiclayo, cuentan con los siguientes equipos para el

apoyo de diferentes tareas que realizan día a día.

a. REGLETA BRAILE. Es un instrumento hecho de

plástico o metal y son de diferente tamaño, constan de

dos planchas, la superior tiene las celdas Braille

alineadas en filas y columnas, la placa inferior los

puntitos que marcarán el carácter Braille. Entre ambas

planchas se coloca el papel donde quedarán señalados los

caracteres en Braille. Los invidentes utilizan la Regla

Braille para tomar apuntes en cualquier momento, de

media cuartilla o tamaño folio.

52

Fig. 2. Imagen de regleta braile

b. BASTÓN CONVENCIONAL O BASTÓN

BLANCO: El bastón convencional o llamado también

bastón blanco, es una herramienta con el cual las

personas invidentes de la Fundación Once para la

Solidaridad con Personas Ciegas de América Latina

(FOAL) – Chiclayo, se apoyan para poder desplazarse,

pero no de una manera segura; ya que presenta

limitaciones.

Fig. 3. Imagen del bastón convencional o llamado también bastón blanco

c. ABACO BRAILLE: El Ábaco Braille adaptado para

ciegos es un aparato de cálculo japonés, que se ha

adaptado para las personas ciegas. Consiste en un

bastidor de madera o plástico, de forma rectangular,

dividido en un área superior y un área inferior por medio

de un travesaño llamado “reglilla” central.

53

El Ábaco permite a los invidentes el aprendizaje manual

de los algoritmos de adición, sustracción, multiplicación

y división; una mejor comprensión del cálculo

aritmético; el desarrollo de la creatividad y búsqueda de

nuevos caminos de solución de problemas; además de la

rapidez, precisión y desarrollo manual y de destrezas

interdigitales.

Fig. 4. Imagen de ábaco braille

D. Planificación del sistema propuesto

➢ Descripción

a. Requerimientos funcionales

– Detectar objetos cercanos al invidente para que pueda

ser advertido y evitar accidentes.

– Advertir al invidente de obstáculos que se presenten

en el camino.

– Realizar llamadas a su pariente accionando un botón.

– Localizar la ubicación precisa del invidente y marcar

la ruta de desplazamiento origen y destino.

– Envió de mensajes de texto de manera automática

accionando un botón cuando el invidente esté en

peligro.

– Sincronizar datos de usuarios mediante aplicación

móvil.

b. Requerimientos no funcionales

– El tiempo de la implementación del Bastón Sensorial

Geo localizador es de 3 meses.

54

– El tiempo de energía para el uso de bastón sensorial

será de 6 horas como máximo, ya que se utilizarán 1

batería Lipo de 7.4v, de 1500mAh.

– El lenguaje de programación es Arduino,

➢ Objetivos

a. Objetivo general

Desarrollar un bastón sensorial geolocalizador

inteligente para apoyar en el desplazamiento de las

personas invidentes de la Organización regional de

ciegos del Perú – Chiclayo.

b. Objetivos específicos

– Identificar los factores que generan el deficiente

desplazamiento de las personas invidentes.

– Establecer el modelo tecnológico del bastón sensorial

geolocalizador inteligente y sus componentes que

permita facilitar el desplazamiento seguro de las

personas invidentes.

– Determinar las características diferenciales bastón

sensorial geolocalizador inteligente con respecto a

otros modelos existentes.

– Determinar la arquitectura de la tecnología que

permita dar soporte al funcionamiento del bastón

sensorial geolocalizador inteligente.

– Validar la eficiencia del bastón sensorial con respecto

al desplazamiento de las personas invidentes.

55

➢ Cronograma de desarrollo

TABLA IV

CRONOGRAMA DE ACTIVIADES

ACTIVIDADES

MESES

ABRIL MAYO JUNIO

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

CAPITULO I:

PLANIFICACIÓN DEL

PROYECTO

1.1 PARTICIPANTES DEL PROYECTO

A. DOCENTE COORDINADOR

B. EQUIPO DEL PROYECTO

C. CONTACTO

1.2 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA

A. ORGANIGRAMA ESTRUCTURAL

B. FUNCIONES DEL RESPONSABLE

C. REALIDAD PROBLEMÁTICA

1.3 ANÁLISIS DE SITUACIÓN TECNOLÓGICA

A. SISTEMAS EXISTENTES

B. APLICATIVOS UTILIZADOS

C. EQUIPOS (HARDWARE)

1.4 PLANIFICACIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO

A. DESCRIPCIÓN

B. OBJETIVOS

C. CRONOGRAMA DE DESARROLLO

D. PRESUPUESTO

1.5 FACTIBILIDAD PARA EL DESARROLLO DEL

PROYECTO

A. FACTIBILIDAD OPERATIVA

B. FACTIBILIDAD TECNOLÓGICA

C. FACTIBILIDAD DE FECHAS

D. FACTIBILIDAD FINANCIERA

CAPITULO II:

MODELADO DEL

NEGOCIO

2.1 MODELADO DE NEGOCIO

A. DIAGRAMA DE CONTEXTO DE NEGOCIO

B. DIAGRAMA DE CASOS DE USO DE NEGOCIO

C. MODELO DEL DOMINIO

CAPÍTULO III:

REQUISITOS

3.1 MODELO DE CASOS DE USO

(REQUERIMIENTOS)

A. DIAGRAMA DE CASOS DE USO

B. MODELO DE OBJETOS

3.2 DESCRIPCIÓN DE LA ARQUITECTURA

CAPÍTULO IV:

ANÁLISIS

4.1 PAQUETE DE ANÁLISIS

4.2 DIAGRAMA DE REALIZACIÓN DE CASOS

DE USO DE ANÁLISIS

A. DIAGRAMA DE CLASES DE ANÁLISIS

B. DIAGRAMA DE COLABORACIÓN

C. DESCRIPCIÓN TEXTUAL DE CASOS DE USOS DE ANÁLISIS

D. DIAGRAMA DE CLASES PARCIALES

4.3 DIAGRAMA DE CLASE GENERAL

4.4 DESCRIPCIÓN DE LA ARQUITECTURA

CAPÍTULO V:

REQUERIMIENTOS

PARA EL DISEÑO DEL

PROTOTIPO

5.1 SELECCIÓN DE SENSORES ULTRASONICOS.

5.2 SELECCIÓN DE MODULO GSM/GPRS

5.3 SELECCIÓN DE MODULO GPS

56

ACTIVIDADES

MESES

ABRIL MAYO JUNIO

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

5.4 SELECCIÓN DE MOTORES VIBRADORES

5.5 SELECCIÓN DE PLACA ARDUINO

CAPÍULO VI:

DISEÑO DEL

PROTOTIPO

6.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE ORIENTACIÓN

6.1.1 ESTRUCTURA DEL SISTEMA

6.1.2 ANALISIS Y FUNCIONAMIENTO

6.1.3 PROGRAMACIÓN

A. DIAGRAMA DE FLUJO DEL SISTEMA DE ORIENTACÓN

B. CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN

6.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE UBICACIÓN



A. PROGRAMACIÓN

B. DIAGRAMA DE FLUJO DEL

SISTEMA DE UBICACIÓN

C. CODIGO DE PROGRAMACIÓN

6.3 DISEÑO Y DESARROLLO DE APLICACIÓN MOVIL



A. PROGRAMACIÓN

B. CODIGO DE PROGRAMACIÓN

CAPÍULO VII:

INTEGRACIÓN

TOTAL DEL SISTEMA

7.1 ESQUEMA CIRCUITAL DEL PROYECTO DE

BASTON INTELIGENTE

7.2 IMPLEMENTACIÓN DELPROTOTIPO

7.2.1 IMPLEMENTACIÓN DE

HARWARE

7.2.2 CONEXIÓN ARDUINO NANO Y MÓDULO SIM 800L

7.2.3 CONEXIÓN ARDUINO NANO Y GPS

NEO 6M

7.2.4 CONEXIÓN ARDUINO NANO, SENSORES HC – SR04 Y

MOTORES VIBRADORES

7.3 MONTAJE DEL PROTOTIPO DE BASTON

INTELIGENTE

CAPÍULO VIII:

PRUEBAS DE

FUNCIONAMIENTO

8.1 PRUEBA DE SISTEMA DE ORIENTACIÓN

8.2 PRUEBA DE SISTEMA DE UBICACIÓN

CAPÍULO VIIII:

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

9.1 CONCLUSIONES

9.2 RECOMENDACIONES

CAPÍULO VIIII:

REFERENCIAS

57

➢ Presupuesto

TABLA V

PRESUPUESTO

ITEM CANTIDAD VALOR

UNITARIO (S/.)

COSTO

TOTAL (S/.)

EQUIPOS

Laptop 1 2, 500.00 2, 500.00

Placa Arduino Nano 1 25.00 25.00

Sensor HC-FR04 2 10.00 20.00

Motor Vibrador de Masa Rotativa

Excéntrica 1 5.00 5.00

Motor Vibrador Actuador Resonante

Lineal 1 5.00 5.00

Modulo GPS Ublox Neo – 6M 1 110.00 110.00

Módulo GSM/SIM 800L 1 200.00 200.00

Batería Lipo 2 120.00 120.00

Cargador de Batería Lipo 1 230.00 230.00

Cable Jumper Macho – Macho 1 Paquete 8.00 8.00

Cable Jumper Macho – HEMBRA 1 Paquete 8.00 8.00

Switch 1 3.00 3.00

Estaño 2 ms 2.00 4.00

Pistola Soldador 1 25.00 25.00

Bastón Para Invidente 1 210.00 210.00

SERVICIOS

Fotocopias del Material Bibliográfico 200 Hojas 0.20 40.00

Digitación e Impresión 200 Hojas 0.20 40.00

Movilidad 50 Carreras 5.00 250.00

Curso de Arduino 15 Horas 120.00 120.00

TOTAL 4, 073.00

E. Factibilidad para el desarrollo del proyecto

➢ Factibilidad operativa

El Bastón Sensorial Geolocalizador inteligente para el apoyo

de las personas invidentes está diseñada para que funcione

de manera adecuada ya que utiliza dispositivos de última

generación que garantizan realizar los objetivos deseados

para la satisfacción de la persona invidente.

El bastón sensorial geolocalizador evidenciará un

funcionamiento pleno apoyado con la sincronización, puntos

de localización y la interacción de llamadas y mensajes de

texto. Ante una emergencia durante el desplazamiento

permitirá el envío de alertas a través de mensajes de texto al

pariente.

El uso este dispositivo localiza y advierte los obstáculos que

se presenten dentro del desplazamiento del invidente.

➢ Factibilidad tecnológica

El Bastón Sensorial Geolocalizador Inteligente para Apoyo

de las Personas Invidentes permitirá innovar la naturaleza de

los bastones convencionales existentes, integrando

tecnología Arduino y la visualización de mapas y

58

ubicaciones con la herramienta de la Interfaz de Desarrollo

de Aplicaciones (API) de Google Maps, Tecnología del

Sistema GSM/SIM 800L que permitirá realizar llamadas y

enviar mensajes de textos y tecnología de Sistema de

Posicionamiento Global (GPS), logrando que las personas

invidentes de la Organización Regional de Ciegos del Perú –

Chiclayo puedan lograr un mejor desplazamiento y saber su

ubicación.

➢ Factibilidad de fechas

El desarrollo de la implementación del Bastón Sensorial

Geolocalizador Inteligente para Apoyo de las Personas

Invidentes, será de acuerdo con el cronograma de actividades

antes descrito, en el cual se fijan las diferentes etapas y los

meses que se lograra entregar el proyecto al 100%.

➢ Factibilidad financiera

Los gastos de financiamiento para la implementación del

Bastón Sensorial Geolocalizador Inteligente para Apoyo de

las Personas Invidentes, serán cubiertos de manera personal

dado a que percibo ingresos por trabajos en el rubro del

comercio agrícola y actividades independientes, el costo

invertido se traducirá, teniendo como base el cumplimiento

de los objetivos específicos, en beneficios para las personas

invidentes, quienes podrán adquirir el dispositivo a bajo

costo, lo que incide directamente en la satisfacción de las

personas invidentes y en el incremento de adquisición del

dispositivo, lo que significa mayores ingresos económicos

para el negocio.

59

4.1.2. Iteración #2: Análisis Preliminar de Requerimientos –

Modelado de Negocio


A. Diagrama de contexto de negocio

Fig. 5. Diagrama del contexto del negocio

B. Diagrama de casos de uso de negocio

Fig. 6. Diagrama de casos de uso del negocio

C. Diagrama de actividades del negocio

➢ Ubicar bastón

Fig. 7. Diagrama de actividades Ubicar bastón

60

➢ Realizar desplazamiento

Fig. 8. Diagrama de actividades Realizar desplazamiento

D. Diagrama de objetos del negocio

➢ Ubicar bastón

Fig. 9. Diagrama de objetos del negocio Ubicar bastón

61

➢ Realizar desplazamiento

Fig. 10. Diagrama de objetos del negocio Realizar desplazamiento

E. Modelo del dominio

Fig. 11. Modelo del dominio

4.1.3. Iteración #3: Análisis Preliminar de Requerimientos – Casos de

Uso


A. Diagrama de contexto

Fig. 12. Diagrama de contexto

62

B. Diagrama de Casos de Uso

Fig. 13. Diagrama de casos de uso

C. Descripción de la Arquitectura

✓ Gestionar Pariente: Permite registrar, actualizar, y guardar

los datos personales del pariente que tiene a cargo el

invidente.

✓ Gestionar Invidentes: Permite registrar, actualizar, y

guardar los datos del invidente.

✓ Identificar Ubicación del Invidente: Ingresando el número

de celular del invidente en la aplicación se podrá ubicar al

invidente a través de la coordenada de longitud y latitud

arrojadas por el Módulo GPS Ublox Neo – 6M, incorporado

en el bastón del invidente.

✓ Visualizar Ruta: El Pariente visualiza la ruta a través de la

aplicación Móvil identificando las coordenadas de ubicación

de donde se encuentra el invidente.

✓ Corregir Ruta: Modificar los puntos de ruta del invidente,

guardados en la base de datos, para recomponerla.

63

4.1.4. Iteración #4: Análisis


A. Paquete de análisis

Fig. 14. Paquete de análisis

B. Diagrama de realización de casos de uso de análisis

Fig. 15. Diagrama de realización de casos de uso de análisis

C. Diagrama de Clases de Análisis

✓ D.C.A. R.C.U.A. GESTIONAR PARIENTE (G.P.)

Fig. 16. D.C.A. R.C.U.A. Gestionar pariente

64

✓ D.C.A. R.C.U.A. GESTIONAR INVIDENTE (G.I.)

Fig. 17. D.C.A. R.C.U.A. Gestionar invidente

✓ D.C.A. R.C.U.A. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL

INVIDENTE (I.U. del I.)

Fig. 18. D.C.A. R.C.U.A. Identificar ubicación del invidente

✓ D.C.A. R.C.U.A. VISUALIZAR RUTA (V.R.)

Fig. 19. D.C.A. R.C.U.A. Visualizar ruta

65

✓ D.C.A. R.C.U.A. CORREGIR RUTA (C.R.)

Fig. 20. D.C.A. R.C.U.A. Corregir ruta

D. Diagrama de colaboración

✓ D. COL. R.C. U. A. GESTIONAR PARIENTE

Fig. 21. D. COL. R.C. U. A. Gestionar pariente

66

✓ D. COL. R.C. U. A. GESTIONAR INVIDENTE

Fig. 22. D. COL. R.C. U. A. Gestionar invidente

✓ D. COL. R.C. U. A. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL

INVIDENTE

Fig. 23. D. COL. R.C. U. A. Identificar ubicación del invidente

✓ D. COL. R. C. U. A. VISUALIZAR RUTA

Fig. 24. D. COL. R.C. U. A. Visualizar ruta

67

✓ D. COL. R. C. U. A. CORREGIR RUTA

Fig. 25. D. COL. R.C. U. A. Corregir ruta

E. Descripción textual de casos de uso de análisis

✓ R. C. U. A. GESTIONAR PARIENTE. Especifica los

diagramas en los que se evidencian la ejecución de cada caso

de uso, mostrando su funcionamiento lógico considerando la

arquitectura cliente servidor, de la gestión del pariente.

✓ R. C. U. A. GESTIONAR INVIDENTE. Especifica los

diagramas en los que se evidencian la ejecución de cada caso

de uso, mostrando su funcionamiento lógico considerando la

arquitectura cliente servidor, de la gestión del invidente.

✓ R. C. U. A. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL

INVIDENTE. Especifica los diagramas en los que se

evidencian la ejecución de cada caso de uso, mostrando su

funcionamiento lógico considerando la arquitectura cliente

servidor, de la identificación de la ubicación del invidente.

✓ R. C. U. A. CORREGIR RUTA. Especifica los diagramas

en los que se evidencian la ejecución de cada caso de uso,

mostrando su funcionamiento lógico considerando la

arquitectura cliente servidor, para corregir ruta del

desplazamiento del invidente.

68

F. Diagrama de clases parciales

✓ D. C. P. GESTIONAR PARIENTE

Fig. 26. D. C. P. Gestionar pariente

✓ D. C. P. GESTIONAR INVIDENTE

Fig. 27. D. C. P. Gestionar invidente

✓ D. C. P. IDENTIFICAR UBICACIÓN DEL

INVIDENTE

Fig. 28. D. C. P. Identificar ubicación del invidente

✓ D. C. P. VISUALIZAR RUTA

Fig. 29. D. C. P. Visualizar ruta

✓ D. C. P. CORREGIR RUTA

Fig. 30. D. C. P. Corregir ruta

69

G. Diagrama de clases general

Fig. 31. Diagrama de clases general

H. Descripción de la arquitectura

✓ Pariente. Clase que almacenara los datos de los parientes de

cada invidente.

✓ Invidente. Clase que almacenara los datos del invidente a

cargo de los parientes.

✓ Localización. Clase que almacenara los datos de longitud y

latitud captados de la ubicación del invidente.

✓ Corregir ruta. Clase que almacenara las rutas de

desplazamiento de los invidentes.

4.1.5. Iteración #5: Requerimientos para el Diseño del Prototipo

La finalidad del proyecto es diseñar y construir un dispositivo

electrónico través de un bastón sensorial geolocalizador inteligente;

integrado por la Placa Arduino, Sensores Ultrasónicos, Motores

Vibradores, Modulo GSM, Modulo GPS y Modulo de Alimentación

de Energía, para el apoyo en el desplazamiento de personas

invidentes del FOAL.

70

Para la selección de los dispositivos, se realizó una investigación en

distintos documentos físicos y electrónicos, disponibles en el

internet de los repositorios de tesis de distintas universidades de

nivel nacional e internacional, revistas, libros electrónicos y

entrevistas personales a profesionales que trabajan en electrónica; a

través de esta información se determinó el hardware y software para

la construcción y diseño del bastón sensorial geolocalizador

inteligente.

El dispositivo electrónico está dividido en tres etapas para facilitar

el diseño, construcción, programación y pruebas de cada módulo por

separado.

La primera etapa consiste en el diseño y construcción del

SISTEMAS DE ORIENTACIÓN que lo integran los motores

vibradores, sensores ultrasónicos. El desarrollo de esta etapa se

orientada a cumplir con los siguientes requerimientos funcionales

del dispositivo electrónico.

✓ Detectar objetos cercanos al invidente para que pueda ser

advertido y evitar accidentes. Esta función se realiza a través de

los sensores ultrasónicos quienes detectan objetos a una mínima

distancia de 1 cm y un máximo de 1.5 m.

✓ Advertir de los obstáculos al invidente, esta función lo realiza

los motores vibradores, quien se encargan de emitir vibraciones

excéntricas y lineales cuando un objeto este cerca o lejos de

acuerdo con los parámetros de distancia programados,

permitiéndole al invidente alertar de peligros y no sufra

accidentes.

La segunda etapa consiste en el diseño y construcción del SISTEMA

DE UBICACIÓN, el cual está integrado por el módulo GSM y el

módulo GPS. El desarrollo de esta etapa está orientado a cumplir con

los siguientes requerimientos funcionales del dispositivo

electrónico.

✓ Localizar la ubicación en tiempo real ya que a través de su

módulo GPS puede captar las coordenadas de longitud y latitud,

pudiendo de esta manera saber la ubicación exacta del invidente.

71

✓ Envió de mensajes de texto de manera automática cuando el

invidente esté en peligro, ya que a través de su Modulo SIM800L

puede tener RED 2G, realizando funciones igual a de un celular.

La tercera etapa consiste en el diseño y construcción de la Aplicación

Móvil desarrollada en Android. El desarrollo de esta etapa se

orientada a cumplir con los siguientes requerimientos funcionales

del dispositivo electrónico.

✓ Sincronizar datos de usuarios mediante la aplicación móvil hacia

el bastón sensorial, que permite actualizar los datos de los

parientes del invidente que utiliza el bastón sensorial inteligente

geolocalizador.

✓ Realizar seguimiento a la persona invidente durante su

desplazamiento, ya que a través de la geolocalización podrá

verse en tiempo real.

A. Selección de sensores ultrasónicos

En el mercado nacional e internacional existen distintos tipos,

marcas de sensores ultrasónicos, por lo que antes se debe conocer

las características técnicas para seleccionar el dispositivo

apropiado para el proyecto. A continuación, se muestras las

características técnicas de los distintos dispositivos encontrados

en el mercado.

72

Fig. 32. Especificaciones técnicas de tipos de sensores ultrasónicos [36] [37] [38] [39] [40]

Haciendo un análisis del tipo de sensores ultrasonidos, se

determinó que el sensor HC-SR04, es el más apropiado para el

proyecto ya que cumple con las funciones a realizar, tales como

el rango de detección de obstáculo que es de (2 cm – 4.5m), baja

tensión (5V), fácil conexión, ligero peso de (4.6 g),

compatibilidad con Arduino, precio económico y es muy

comercial en el mercado nacional.

B. Selección Modulo GSM/GPRS

El módulo GSM nos permite realizar llamadas, enviar mensajes

y conectarnos a internet controlada por la placa Arduino, para

determinar nuestro módulo GSM, por lo que antes se debe

conocer las características técnicas para seleccionar el

dispositivo apropiado para el proyecto. A continuación, se

muestras las características técnicas de los distintos dispositivos

encontrados en el mercado.

73

Fig. 33. Especificaciones técnicas de tipos de módulos GSM [36] [37]

74

Haciendo un análisis de los diferentes Módulos GSM/GPRS, se

determinó que el módulo apropiado para el proyecto es el SIM

800L, debido a que funciona en su mayoría de redes móviles del

planeta ya que cuenta con una cuatri – banda, es controlable vía

comandos AT estándar, Velocidades de transmisión serial desde

1200 bps hasta 115200 bps, cuenta con una pila TCP/UDP

incorporada - permite enviar datos a un servidor web,

Codificación: CS-1, CS-2, CS-3 y CS-4, Soporta Reloj en tiempo

real (RTC), es compatible con Arduino, precio económico y es

muy comercial en el mercado nacional; a diferencia de los demás

Módulos GSM que no son muy comerciales.

C. Selección de Modulo GPS

Para saber su ubicación del invidente utilizaremos el módulo

GPS, el cual a través de su sistema de navegación determinara la

posición y altura, por lo que antes se debe conocer las

características técnicas para seleccionar el dispositivo apropiado

para el proyecto. A continuación, se muestras las características

técnicas de los distintos dispositivos encontrados en el mercado.

75

Fig. 34. Especificaciones técnicas de tipos de módulos GPS [41] [42]

De los módulos GPS antes mencionados el GPS NEO 6M, se

convierte en el apropiado para el proyecto debido a las siguientes

características que lo diferencian del resto:

Incluye una antena de cerámica que hace captar mejor las señales

débiles.

• El voltaje de alimentación 3V a 5V.

• La precisión de posicionamiento 2.5 MCEP.

• Tiene incorporado una batería de respaldo.

• Tiene una velocidad de trasmisión de datos de 9600 bps.

76

• Tiene incorporado una memoria EEPROM para guardar los

datos de configuración del módulo, incluso cuando está

apagado.

• Maneja el protocolo de comunicación NMEA (por defecto) /

UBX Binario.

• Maneja una taza de actualización 5 Hz.

• Su costo es económico.

• Es compatible con Arduino.

D. Selección de motores vibradores.

El invidente necesita ser advertido de los diversos obstáculos que

se puedan presentar en su camino, por este motivo nuestro bastón

sensorial geolocalizador contara con motores vibradores para

que realicen esta función. En el mercado nacional e internacional

se venden distintos tipos de motores vibradores por lo que a

continuación conoceremos las características técnicas y se

seleccionara el apropiado para que cumpla con los

requerimientos funcionales requeridos.

Fig. 35. Especificaciones técnicas de motores vibradores [43] [44] [45]

77

La tabla antes graficada se pueden ver las características de los

distintos tipos de motores vibradores, de los cuales

seleccionamos dos de ellos, el motor LRA o llamado también

motor de resonancia línea y el motor ERM llamado también

motor de maza excéntrica, estos dos dispositivos son los

apropiados para cumplir con los requerimientos funcionales ya

que a través de ellos el invidente podrá ser advertido de los

diferentes obstáculos presentados en su ruta de desplazamiento.

E. Selección de placa Arduino

Para el diseño y construcción del bastón sensorial inteligente es

necesario utilizar hardware apropiado para el funcionamiento de

todo el sistema, tomando en cuenta software, compatibilidad,

costo, tamaño de acuerdo con el proyecto.

Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código

abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible,

fácil de utilizar y de entender, es compatible con casi todos los

módulos vendidos en el mercado nacional. Para seleccionar la

placa de Arduino adecuada para el proyecto es necesario conocer

las características técnicas de los diferentes modelos presentes

en el mercado. A continuación, se mencionan los diferentes

modelos de placas Arduino.

78

TABLA VI

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MODELOS DE PLACA ARDUINO

MODELO CARACTERISTICAS

ARDUINO NANO

• Microcontrolador: ATmega328

• Voltaje de funcionamiento: 5 V

• Pines I/O digitales: 14 (de los cuales 6 proveen salida PWM)

• Pines de entradas análogas: 6

• Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA

• Corriente DC en el pin de 3.3 V: 50 mA

• Memoria Flash: 32 KB (ATmega328) de los cuales 0.5 KB son utilizados por

el bootloader

• SRAM: 2 KB (ATmega328)

• EEPROM: 1 KB (ATmega328)

• Velocidad de reloj: 16 MHz

•

ARDUINO LEONARDO

• Microcontrolador: ATmega32u4


• Pines I/O digitales: 20

• Canales PWM: 7




• Memoria Flash: 32 KB (ATmega32u4) de los cuales 4 KB son utilizados por

el bootloader

• SRAM: 2 KB (ATmega32u4)

• EEPROM: 1 KB (ATmega32u4)


•

ARDUINO DUE

• Microcontrolador: AT91SAM3X8E

• Voltaje de funcionamiento: 3.3 V



• Corriente DC total en todos los pines I/O: 130 mA

• Corriente DC en el pin de 5 V: 800 mA


• Memoria Flash: 512 KB disponibles para las aplicaciones de usuario.

• SRAM: 96 KB (dos bancos: 64KB Y 32 KB)


•

ARDUINO YÚN

• Microcontrolador AVR Arduino: ATmega32u4



• Canales PWM: 7




• Memoria Flash: 32 KB (de los cuales 4 KB son utilizados por el bootloader

• SRAM: 2.5 KB

• EEPROM: 1 KB


• Procesador Linux: Atheros AR9331

• Arquitectura: MIPS @400MHz

• Ethernet: IEEE 802.3 10/100Mbit/s

• WiFi: IEEE 802.11b/g/n

• USB Tipo A: 2.0

• Lector de tarjeta: sólo Micro-SD

• RAM: 64 MB DDR2

• Memoria Flash:16 MB

•

ARDUINO MEGA 2560







• Memoria Flash: 256 KB de los cuales 8 KB son utilizados por el bootloader

• SRAM: 8 KB (ATmega328)

• EEPROM: 4 KB (ATmega328)

• Velocidad del reloj: 16 MHz

79

MODELO CARACTERISTICAS

ARDUINO MEGA ADK






• Corriente DCen el pin de 3.3 V: 50 mA


• SRAM: 8 KB

• EEPROM: 4 KB


ARDUINO MICRO

• Microcontrolador: ATmega32u4



• Canales PWM: 7




• Memoria Flash: 32 KB (ATmega32u4) de los cuales 4 KB son utilizados por

el bootloader

• SRAM: 2.5 KB (ATmega32u4)

• EEPROM: 1 KB (ATmega32u4)


ARDUINO NANO


• Voltaje de funcionamiento: 7 a 12 V





• SRAM: 1 KB

• EEPROM: 512 bytes


ARDUINO FIO

• Microcontrolador: ATmega328P

• Voltaje de funcionamiento: 3.3 V





• SRAM: 2 KB

• EEPROM: 1 KB


Según el análisis de todos los modelos de placas Arduino antes

mencionadas se determinó que las placas apropiadas para el

proyecto es Arduino Nano, debido a que cuenta con las

siguientes características a diferencia de los demás modelos

cumpliendo de esta manera con lo requerido en el proyecto.

• Cuenta con un Microcontrolador: ATmega168

• Funciona con un voltaje de 7 a 12 V

• Cuenta con 14 pines digitales que pueden ser utilizados para

entrada y salida usando las funciones pinMode (),

digitalWrite (), y digitalRead ().

• Posee 8 Pines de entradas análogas, cada una de ellas provee

10 bits de resolución.

80

• Corriente DC por cada pin I/O: 40 mA.

• Memoria Flash: 16 KB de los cuales 2 KB son utilizados por

el bootloader.

• SRAM: 1 KB

• Cuenta con una memoria flash EEPROM de 512 bytes, para

almacenar código.

• Soporta una velocidad de reloj: 16 MHz.

4.1.6. Iteración #6: Diseño del prototipo

Para el desarrollo del bastón sensorial inteligente se dividió en 2

etapas, que corresponden a la etapa de ubicación que está compuesta

por un módulo GPS NEO 6 M, por el módulo GSM/GPRS SIM800L

y por la tarjeta Arduino nano; y la etapa de orientación está

compuesta por 2 sensores HC-SR04, por un motor vibrador de masa

excéntrica, un motor vibrador resonante lineal y por el Arduino

Nano.

A. Diseño del sistema de orientación

Uno de los requerimientos específicos del proyecto es que el

invidente pueda ser advertido de los diferentes obstáculos

presentados en el camino.

Para el cumplimiento de estas funciones se diseña la etapa de

orientación en la cual utilizamos 2 sensores HC-SR04. Estos

sensores HC-SR04 envía los datos adquiridos cada cierto tiempo

en milisegundos mediante pulsos de voz hacia nuestro Arduino

Nano. El Arduino Nano se encarga de recibir los datos enviados

por los sensores HC-SR04, lo analiza y toma decisiones

dependiendo de la programación echa en este; estas órdenes son

enviadas hacia nuestros actuadores (que en nuestro caso son 2

motores vibradores de masa excéntrica y resonante lineal) que

vibrarán por pulsos pwm enviados desde el Arduino Nano

indicando que hay un obstáculo en frente del invidente.

81

Fig. 36. Imagen Esquemático circuital del módulo de orientación

➢ Estructura del sistema

La estructura de la etapa de orientación está compuesto por

2 sensores de distancia HC-SR04 que envía y recibe un pulso

de señal para medir la distancia; por una placa Arduino Nano

que es el cerebro del sistema de orientación que analiza la

información enviada por los sensores HC-SR04 y toma

decisiones según la programación cargada en él; también por

2 motores vibradores uno de masa excéntrica y uno de

resonancia lineal que son los encargados de advertir

mediante vibración generados por pulsos digitales ordenados

por la placa Arduino Nano.

82

Fig. 37. Imagen Diseño del circuito impreso del módulo de orientación

➢ Análisis y funcionamiento

En el siguiente gráfico se describe la conexión del sistema de

orientación que está compuesta por la placa Arduino Nano,

2 sensores HC-SR04 y 2 motores vibradores. Se suministra

energía a los pines Vcc y Gnd de los sensores HC-SR04

conectando Vcc a 5v y Gnd a masa. Los pines "echo" y

"trigger" de los 2 sensores se conectan a los pines digitales

6,7,8,9 respectivamente del Arduino Nano y por último se

conecta el pin rojo de los motores vibradores a los pines

digitales A4 y A5 del Arduino Nano, y el otro pin negro a

Gnd.

El HC-SR04 es un sensor de distancia que no sólo puede

detectar un objeto, como un sensor PIR, sino que también

puede sentir y transmitir la distancia al objeto sin verse

afectado por la luz solar. Básicamente está compuesta por 2

transductores: un micrófono y un altavoz. El sensor emite un

pulso "1" de al menos de 10uS por el Pin Trigger

(Disparador) enviando 8 Pulsos de 40KHz (Ultrasonido) este

choca con el obstáculo y retorna al pin Echo. El pin Echo se

mantendrá en alto hasta recibir el eco reflejado por el

83

obstáculo a lo cual el sensor pondrá su pin Echo a bajo, es

decir, terminar de contar el tiempo. Es recomendable dar un

tiempo de espera de aproximadamente 50ms después de

terminar la cuenta. Hay ocasiones donde no se detecta

ninguna señal de retorno porque no choca con ningún

obstáculo, en ese caso su longitud es de 36ms como se

observa en la siguiente gráfica. Para hallar la distancia a la

que se encuentra un obstáculo se hace una relación entre la

distancia y la duración del pulso y se calcula con la siguiente

formula, donde la velocidad del sonido = 340m/s:

Distancia= (Velocidad x Tiempo) Velocidad=340m/s.

Convertimos m/s a cm/us: Velocidad del

sonido=340m/s=0.034cm/us Tiempo (en us) Pero como el

pulso de señal recorre 2 veces la distancia (ida y vuelta) hay

que duplicar la distancia en la fórmula es de la siguiente

manera:

2*Distancia(cm) = Tiempo(us) x 0.034(cm/us)

Con esta fórmula se obtiene la distancia real del sensor al

obstáculo. Cabe recalcar que se conecta el pin Gnd primero

antes de suministrar alimentación a VCC(5V).

El motor vibrador de masa excéntrica su funcionamiento es

similar al motor DC: El motor gira al recibir un voltaje de 5V

DC a través del pin A4 del Arduino Nano. Para que vibre, en

el eje del motor se le pone una carga metálica semi -

cilíndrica. Esta carga hace que cuando el motor gire, se

genere un cabeceo de la carga con lo cual se produce la

vibración.

El motor vibrador de resonancia lineal es un motor de

vibración de precisión que produce una fuerza de oscilación

en un solo eje. A diferencia de un motor de masa giratoria

excéntrica de CC (ERM), un motor de vibración lineal se

basa en un voltaje para impulsar una bobina de voz

presionada contra una masa en movimiento que está

conectada a un resorte. Cuando la bobina móvil se activa a la

84

frecuencia de resonancia del resorte a través del pin A5 del

Arduino Nano, todo el actuador vibra con una fuerza

perceptible.

El Arduino Nano es una placa basada en un microcontrolador

ATMEL que es el cerebro de nuestro sistema de orientación.

El Arduino Nano recibe la información digital o analógica de

sensores en sus entradas, en este caso el pulso del pin "Echo"

del HC-SR04 a su entrada digital 7. Una vez recibida la

información proveniente del sensor HC-SR04 se encargará

de procesar los datos que le lleguen a través de la interfaz de

entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en

la placa diferentes tipos de periféricos (Sensores). Se graban

instrucciones (permiten crear programas que interactúan con

los circuitos de la placa), las cuales las escribes con el

lenguaje de programación C++ que puedes utilizar en el

entorno Arduino IDE. Estas instrucciones determinarán las

decisiones que tome la placa Arduino Nano ante una

distancia determinada para así poder mandar una señal

digital a los pines declarados como salida para advertir al

invidente mediante vibración a causa del accionamiento de

los motores vibradores.

➢ Programación

El lenguaje de programación que utiliza Arduino para

programar las funcionalidades y acciones de los dispositivos

que integran el sistema de orientación está basado en

Lenguaje de desarrollo C++ con mecanismos que permiten

la manipulación y compilación de objetos, su interfaz de

programación es muy sencillo y amigable, es un código

abierto lo que nos permite modificarlo y acondicionarlo a

cualquier proyecto y lo más importante que no se necesita

adquirir licencias para utilizar el código. A continuación,

procedemos a programar cada componente electrónico del

sistema de orientación.

85

✓ Diagrama de flujo del sistema de orientación

Fig. 38. Diagrama de flujo del sistema de orientación

✓ Código de programación definición de variables y librerías

El código de programación se empieza con la declaración

de librerías de los componentes electrónicos como el

sensor HC-SR04, además de librerías que me permitirán

comunicar el Arduino Nano mediante comunicación

Serial. Para luego declarar sus pines de señal con el

Arduino Nano. Seguidamente declaramos variables de

tipo entero para los pines del sensor HC-SR04 que envía

una señal de rebote de 5v, y para los pines de los

actuadores como son el servomotor y los motores

vibradores a los cuales se le envía una señal de mando de

5v.

86

Fig. 39. Código para determinación de distancia del SENSOR HC – SR04

Hacemos uso de la librería “Ultrasonic”, la cual primero

nos llama a declarar los pines que vamos a utilizar del

Arduino Nani para luego hallar internamente la distancia

mediante la fórmula de Distancia=Velocidad x Tiempo.

Se declara la función “ultra. Ranging” dentro del bucle

“Void Loop ()” que nos arrojará la distancia por defecto

en centímetros y se guardará en la variable entera

“distancia”.

Fig. 40. Declaración de la función “ultra. Ranging”

✓ Código de motores vibradores

Para el accionamiento de componentes electrónicos de

señal digital usamos la función “digitalWrite” tanto para

prender o apagar el funcionamiento del

motor vibrador de masa excéntrica y del motor vibrador

de resonancia lineal, que estarán condicionados por la

distancia del sensor HC-SR04 al obstáculo.

87

Fig. 41. Código de los motores vibradores

✓ Configuración de sensores y actuadores

El “Void setup ()” es la sección que se ejecuta una sola

vez iniciado el proceso programado en el

microcontrolador Arduino en donde se declara la

configuración de comunicación entre dispositivos

electrónicos, la velocidad de transmisión de datos entre

dispositivos que está dado en baudios, así como también

especificar que los pines de los dispositivos son entradas

o salidas.

Fig. 42. Configuración de sensores y actuadores

✓ Lógica del programa

La parte más importante de la programación en Arduino

es la lógica de cómo va a funcionar el sistema de

orientación; y estas instrucciones están especificadas

dentro del “Void Loop”, bucle el cual se repite

constantemente, es decir hay una constante lectura de

nuestros sensores y a raíz de nuestra programación habrá

un constante accionamiento de los motores vibradores

durante el proceso de orientación de la persona invidente.

88

Fig. 43. Lógica del programa

B. Diseño del sistema de ubicación

La segunda etapa del Bastón Sensorial Inteligente consiste en el

diseño del sistema de ubicación que está compuesto por el

Módulo GSM SIM800L, el cual permite realizar llamadas,

enviar mensajes de texto y navegar en internet. También está

conformada por un Módulo GPS Ublox Neo – 6M, el cual

permite

El Arduino Nano se encarga de recibir los datos enviados por el

Módulo SIM800L y el Módulo GPS Ublox Neo – 6M, lo analiza

89

y toma decisiones dependiendo de la programación; estas

órdenes son enviadas por comunicación serial hacia el módulo

SIM800L para que este se conecte al servidor de Firebase y se

pueda visualizar la ubicación del invidente en tiempo real.

Fig. 44. Imagen Esquemático circuital del módulo de ubicación


Está conformado por el Arduino Nano quien se encarga de

recibir la información de los componentes electrónicos de

entrada a través de comunicación serial, también lo conforma

un Módulo SIM800L que va montado sobre la placa Arduino

Nano a través de sus pines alimentándolo de energía y

comunicándose mediante comunicación serial por software,

y por un módulo GPS Ublox Neo – 6M quien se conecta a la

placa Arduino Nano mediante comunicación física.

90

Fig. 45. Imagen Diseño del circuito impreso del módulo de ubicación


El sistema de ubicación está compuesto por un módulo GPS

Ublox Neo - 6M, por el módulo GSM/GPRS SIM800L y por

la placa Arduino Nano que hacen posible este sistema de

Ubicación. El módulo GPS Ublox Neo - 6M cuenta en su

estructura con una antena y 4 pines, Vcc y GND que se

conecta a 3.3V y tierra respectivamente suministrado por la

placa Arduino Nano. El GPS cuenta con 2 pines de

comunicación como son los pines TX y RX. El pin TX se

encarga de transmitir las coordenadas que censa el GPS

como son la latitud y altitud donde se encuentra el invidente

hacia el pin de recepción de datos RX0 del Arduino Nano.

El Arduino Nano recibe a través de su puerto serial por

software las coordenadas del invidente captadas por el

módulo GPS, para luego decodificar la latitud y longitud

91

mediante programación y enviar mediante el puerto serial

creado por software hacia el GSM/GRPS SIM800L. Se creó

un puerto serial por software para la comunicación entre el

Arduino Nano con el SIM800L debido a que se utiliza un

módulo GPS el cual transmite datos serial mente; esta

comunicación del Arduino Nano con el módulo GPS se

establece mediante el puerto serial por software del Arduino

Nano. El módulo GSM/GPRS SIM800L recibe las coordenas

decodificadas por el Arduino Nano a través del puerto serial

por software; y transmite a través de GPRS al servidor

Firebase que se encarga de visualizar las coordenadas del

invidente en un mapa satelital.

Para visualizar y modificar los contactos del invidente se

hace utilidad del keypad4x4 que va conectado en los pines

digitales 2,3,4,5,6,7 y 8 del Arduino Nano, este procesa la

información recibida por el teclado y lo visualiza en la

pantalla LCD que está conectada al Arduino Nano mediante

comunicación I2C.

✓ Programación

La programación de Arduino Nano se realiza a través de

líneas de códigos que la traduce en tareas automatizadas

que queremos realizar en función de a las condiciones del

entorno, utiliza un lenguaje de programación C++ con

mecanismos que permiten la manipulación y

compilación de objetos, su interfaz de programación es

muy sencillo y amigable, la cual permite adecuarlo a

cualquier proyecto que deseamos, además nos ofrece un

sistema de gestión de librerías suficiente para programar.

92

✓ Diagramas del flujo del sistema de ubicación

programación

Fig. 46. Diagrama de flujo de SMS

Fig. 47. Diagrama de flujo de datos

93

✓ Código de programación definición de variables y

librerías

El código de programación se empieza con la declaración

de librerías de los componentes electrónicos como el

módulo GPS Ublox Neo - 6M y el módulo GSM/GPRS

SIM800L, además de la librería de comunicación serial.

Luego se declara los pines de señal en el Arduino Nano.

Seguidamente declaramos variables de tipo “char” para

la declaración de la red de nuestro Chip incrustado en

nuestro SIM800L.

Fig. 48. Código de programación definición de variables y librerías

✓ Código para obtención de coordenadas de modulo

GPS

Para la obtención de datos se utilizará la función

“Serial.available” para ver si se reciben datos por el

puerto serial físico del Arduino Nano, una vez se

verifique datos por el puerto serial se decodifica las

coordenadas con la función “GPS. Encode (Serial.read()”

para luego asignar estas coordenadas a variables locales

de tipo “String”.

94

Fig. 49. Código para obtención de coordenadas de modulo GPS

✓ Código del SIM 800L

Una vez decodificada las coordenadas se envía mediante

tecnología GSM/GPRS por el módulo SIM800L hacia el

servidor Firebase.

✓ Configuración de módulo GPS y SIM800L

Una vez alimentado el Arduino Nano se prende el

módulo GSM/GPRS SIM800L con la instrucción

“digitalWrite” donde se enviará un pulso de 5v hacia el

pin 8 que es el pin de encendido por software.

Se establecen las velocidades de transmisión de datos

tanto para el puerto serial físico como para el puerto

serial por software del Arduino mediante la función

“Serial. Begin”.

Fig. 50. Configuración de módulo GPS y SIM800L

95

✓ Lógica del programa

La parte más importante de la programación en Arduino

es la lógica de cómo va a funcionar el sistema de

ubicación; y estas instrucciones están especificadas

dentro del “void Loop”, bucle el cual se repite

constantemente, es decir hay una constante lectura de las

coordenadas del GPS y a raíz de nuestra programación

habrá un constante envío de datos al servidor Firebase

mediante tecnología GSM/GPRS.

Fig. 51. Lógica del programa

C. Diseño y desarrollo de aplicación móvil

La tercera etapa consiste en el diseño y desarrollo de la

Aplicación Móvil que está construida en Android Studio 3.4.1,

con el lenguaje Java, aplicando POO Programación Orientado a

Objetos. La base de datos empleada por la aplicación Móvil es

Firbase, la cual es una base de datos en tiempo real.

La Aplicación Móvil cuenta con privilegios para el acceso como

Administrador y como Usuario.

Como Administrador permite registrar, modificar y guardar los

usuarios invidentes y los parientes de los invidentes.

Como Usuario permite que el pariente pueda hacerle

seguimiento en tiempo real al invidente y ver el reporte de las

96

rutas que en el día recorrió ya que la Aplicación Móvil las guarda

por fechas.

Fig. 52. Imágenes del aplicativo móvil


Está conformado por una Aplicación Móvil desarrollada en

Android Studio 3.4.1 y una base de datos Firebase, la

Aplicación Móvil se conecta a la Red GSM/GPRS del

Módulo SIM 800L, obteniendo los datos de latitud y longitud

del GPS Ublox Neo – 6M, el cual nos permite ubicar en

tiempo real al invidente.

Fig. 53. Imagen de la estructura del sistema de la aplicación móvil

97


La aplicación Móvil cuenta con funciones que permiten al

Administrador y al Usuario interactuar de una manera

amigable, aportando de esta manera privilegios como el

supervisar los movimientos del invidente y conocer las rutas

en las que se desplaza el invidente. La Aplicación Móvil

cuenta con las siguientes funciones:

✓ Acceso como administrador

A través de esta función permite el acceso a la aplicación

como Administrador teniendo el control total de los datos

del invidente y del pariente.

Fig. 54. Imagen de la pantalla de acceso como administrador

✓ Registro de datos de parientes e invidentes

El administrador a través de esta función podrá registrar

los datos de las personas invidentes y de los parientes de

los mismos con la finalidad de contar con información en

tiempo real.

98

Fig. 55. Imagen de la pantalla de registro de datos de parientes e invidentes

✓ Reporte de rutas recorridas por el invidente

A través de esta función el administrador podrá ver las

rutas recorridas por el invidente y podrá consultar las

ubicaciones por fechas y direcciones registradas.

99

Fig. 56. Imagen de pantalla de reportes de rutas (1)

Fig. 57. Imagen de pantalla de reportes de rutas (2)

100

✓ Acceso como usuario

A través de esta función permite el acceso a la aplicación

como Usuario la cual puede visualizar en tiempo real su

ubicación y su desplazamiento del invidente.

Fig. 58. Imagen de la pantalla de acceso del usuario

✓ Ubicación en tiempo real

A través de esta función el pariente podrá ubicar en

tiempo real y los movimientos de desplazamiento del

invidente.

101

Fig. 59. Imagen de pantalla de ubicación en tiempo real

✓ Programación

La programación y desarrollo de la Aplicación Móvil se

realizó a través del IDE Android Studio 3.4.1 empleando

el lenguaje Java, aplicando POO (Programación

Orientada a Objetos) y empleando una base de datos

Firebase, la cual es una base de datos en tiempo real, con

muchas facilidades para la escalabilidad; y la cual nos ha

permitido implementar la geolocalización o seguimiento

en tiempo real del invidente.

✓ Código de programación

El código de programación IDE Android Studio 3.4.1

empleando el lenguaje Java, aplicando POO

(Programación Orientada a Objetos) y empleando una

base de datos Firebase.

102

Fig. 60. Código de programación

4.1.7. Iteración #7: Integración total del sistema

Para la integración total del bastón inteligente se unen el sistema de

orientación, sistema de ubicación y aplicación móvil en la parte de

diseño y fabricación de la placa universal, así como su programación

respectiva.

A. Esquema circuital del proyecto del bastón inteligente

El proyecto del bastón inteligente está dividido en 3 etapas: etapa

de orientación que hace uso de sensores HC-SR04 y motores

vibradores; etapa de ubicación formada por un módulo GPS

NEO UBLOX 6M, el módulo GSM SIM800L; etapa de

aplicación móvil desarrollado en Android Studio.

Adicionalmente cuanto con una etapa de alimentación que está

proporcionada por 1 baterías Lipo de 7.4V.

➢ Etapa de alimentación

El sistema total se alimenta con 1 batería Lipo: Una batería

de 7.4v 1000mA. Se utiliza un regulador de voltaje LM2596

para bajar el voltaje de 7.4V a 4.3V para poder alimentar el

SIM800L. y el Arduino Nano, y este a su vez pueda alimentar

la pantalla LCD y el Keypad 4x4.

103

Fig. 61. Imagen de etapa de alimentación

➢ Etapa de ubicación

El sistema de ubicación está formado por el GPS NEO 6M y

el SIM800L conectados mediante comunicación serial por

software al Arduino Nano para poder captar las coordenas de

GPS y poder enviarlas al servidor Firebase mediante GPS.

Fig. 62. Imagen de placa para la etapa de ubicación

104

➢ Etapa de orientación

En esta etapa se hace uso de Sensores de distancia que

detectan la distancia para poder advertir al invidente de un

posible obstáculo haciendo vibrar a motores que van

conectados a una placa Arduino Nano

Fig. 63. Imagen de placa para la etapa de orientación

B. Implementación del prototipo

Es este apartado se muestra la conexión y montaje total del

prototipo del bastón inteligente para invidentes

Fig. 64. Implementación del prototipo

➢ Implementación de hardware

Se muestra los dispositivos electrónicos montados en el

prototipo de bastón inteligente, así como su ubicación

correspondiente.

105

Fig. 65. Imagen de todos los dispositivos montados en el prototipo

➢ Conexión Arduino Nano y módulo SIM 800L

La conexión del Arduino Nano y SIM800L se realizó

mediante un conversor de nivel lógico de 5v a 3.3v debido a

que el SIM800L trabaja con niveles lógicos de 3.3v. Para el

funcionamiento correcto del SIM800L se debe tomar en

cuenta las especificaciones de este, como el voltaje de

operación y corriente de consumo.

En la siguiente figura se muestra la conexión entre el

Arduino y el módulo GSM tanto para llamar, recibir

llamadas, enviar SMS y Conectarse a internet.

Fig. 66. Imagen de la conexión de Arduino Nano y módulo SIM 800L

106

➢ Conexión Arduino Nano Y GPS NEO 6M

Para la comunicación correcta entre el GPS y el Arduino se

crea un puerto serial por software, conectando el pin Tx del

GPS con el pin Rx del Arduino Nano creado por software y

conectando el pin Rx del GPS con el pin Tx del Arduino.

El módulo GPS se alimenta con 3.3v suministrado por el

Arduino Nano.

Fig. 67. Imagen de la conexión de Arduino Nano y GPS NEO 6M

➢ Conexión Arduino Nano, Sensores HC – SR04 y

motores vibradores

Se muestra la conexión del sistema de orientación

conformado por 2 sensores HC-SRF-04, un Arduino Nano,

un motor vibrado de resonancia lineal y un motor de masa

excéntrica.

107

Fig. 68. Imagen de la conexión de Arduino Nano con los sensores HC – SR04 y motores

vibradores

C. Montaje del prototipo del bastón inteligente

En las siguientes figuras se puede observar los componentes

electrónicos montados en el bastón, así como la estructura que

contiene las placas universales con los componentes electrónicos

utilizados para la ubicación y orientación del invidente.

La estructura se coloca en la parte superior del bastón para una

mayor comodidad del invidente.

Fig. 69. Imagen del montaje total del prototipo bastón inteligente

108

4.1.8. Iteración #8: Pruebas de funcionamiento

Se muestran las distintas pruebas realizadas con el bastón para

comprobar su correcto funcionamiento y así conseguir el

funcionamiento óptimo de todo del prototipo.

A. Pruebas de sistema de orientación

En esta prueba se verifica la correcta lectura de distancia de los

sensores ultrasónicos HC-SR04 hacia los obstáculos, donde se

utilizará distancia hasta 100 cm que ha sido programado en el

Arduino.

Se colocan los sensores recubiertos por una estructura para

protegerlo.

La ubicación de los motores vibradores es en la parte superior de

bastón para que el invidente pueda sentir la vibración más fuerte.

Fig. 70. Imagen sobre las pruebas del sistema de orientación

109

B. Pruebas de sistema de ubicación

La estructura del sistema de ubicación está ubicada en la parte

superior del bastón donde irá la placa universal con el Arduino

Nano, SIM800L, módulo GPS, pantalla LCD, Keypad 4x4 y

baterías Lipo de 7.4v, así como se muestra en las siguientes

figuras.

Un dato importante con respecto al GPS es que al iniciarse por

primera vez demora entre 5 a 10 min en enviar coordenadas al

Servidor Firebase.

En caso de apagar el sistema de ubicación y luego encenderlo no

después de muchos minutos el GPS demora menos en

inicializarse.

Se muestra la prueba de llamada del invidente donde se tuvo que

presionar un pulsador para poder llamar.

Se hace la prueba para él envió de SMS a distintos números

establecidos para alertar el estado del invidente.

110

Fig. 71. Imágenes de prueba del sistema de ubicación

111

4.2. En base a los objetivos de la investigación

4.2.1. Identificación de los factores que generan el deficiente

desplazamiento de las personas invidentes.

Los factores que generan el deficiente desplazamiento de las

personas invidentes son:

- El bastón común es el único medio de desplazamiento que no

identifica los obstáculos, desniveles, barreras del camino.

Esto genera tropiezos que tienen consecuencias graves como

fracturas y golpes, afectando su salud.

- Dependencia de alguna persona para su desplazamiento. En

la mayoría de veces no tienen la disponibilidad suficiente para

ayudar al familiar invidente, dejándolos solos y a su suerte.

- Los lugares donde se desplaza cambian de distribución. La

persona invidente memoriza cada uno de los lugares donde se

desplaza, sin embargo cuando ocurre una nueva distribución del

lugar interno o externo se desorienta totalmente.

- Las personas invidentes sufren marginación. Son rechazados

por la sociedad considerándolos una carga, los empujan, insultan

y los maltratan.

4.2.2. Determinación de las características diferenciales del bastón

sensorial geolocalizador inteligente con respecto a otros modelos

existentes.

Se establecieron las características diferenciales del bastón sensorial

geolocalizador respecto al bastón convencional, definidas en el ítem

4.1.1. Iteración #1: Planificación del proyecto, sección D.

Planificación del sistema propuesto, a. Requerimientos

funcionales.

4.2.3. Establecimiento del modelo tecnológico del bastón sensorial

geolocalizador inteligente y sus componentes que permita

facilitar el desplazamiento seguro de las personas invidentes.

Se estableció el modelo tecnológico del bastón sensorial

geolocalizador y sus componentes, Se tomaron en cuenta los

requerimientos para el diseño del prototipo detallados en el ítem

112

4.1.5. Iteración #5: Requerimientos para el Diseño del Prototipo,

teniendo en cuenta lo siguiente:

- Las características de la Placa Arduino

- Los sensores ultrasónicos

- Los motores vibradores

- El módulo de voz

- El módulo GSM

- Los módulo GPS

- El módulo de alimentación de energía.

Se eligieron los dispositivos que más se adecúen, teniendo en cuenta

el tamaño, peso, características técnicas y compatibilidad entre ellas,

4.2.4. Determinación de la arquitectura de la tecnología que permita

dar soporte al funcionamiento del bastón sensorial

geolocalizador inteligente

La determinación de la arquitectura bastón sensorial se dividió en

dos etapas:

A. Diseño del prototipo

Esta etapa se detalla en el ítem 4.1.6. Iteración #6: Diseño del

prototipo teniendo en cuenta los requerimientos funcionales. Se

definen dos (2) etapas:

✓ Etapa de ubicación: Compuesta por un módulo GPS NEO

6 M, por el módulo GSM/GPRS SIM800L, por la tarjeta

Arduino nano, por una pantalla LCD 16x2 y un Keypad 4x4.

✓ Etapa de orientación: Compuesta por 3 sensores HC-SR04,

por un motor vibrador de masa excéntrica, un motor vibrador

resonante lineal y por el Arduino Nano.

B. Integración total del sistema

Esta etapa se detalla en el ítem 4.1.7. Iteración #7: Integración

total del sistema

Para la integración total del bastón inteligente se unen el sistema

de orientación, sistema de ubicación y aplicación móvil en la

parte de diseño y fabricación de la placa universal, así como su

programación respectiva.

113

4.2.5. Validación de la eficiencia con respecto al desplazamiento de las

personas invidentes.

Se validó la eficiencia del bastón sensorial tanto de su sistema de

orientación así como su ubicación, tal y como se detalla en el ítem

4.1.8. Iteración #8: Pruebas de funcionamiento, comprobándose su

correcto funcionamiento y comodidad en el uso para las personas

invidentes, logrando su funcionamiento óptimo.

114

V. DISCUSIÓN

Toda persona necesita realizar sus actividades cotidianas a pesar de las

limitaciones que se le presentan; sin embargo, para algunos son pasajeras, pero

para otros de manera permanente como las personas invidentes. Ellos necesitan

de un bastón para poder desplazarse correctamente de un lugar a otro [7].

El bastón convencional tiene funciones limitadas, por lo que un bastón con

características diferenciales permitirá que la persona invidente se traslade con

mayor seguridad y desarrolle sus actividades sin inconvenientes mayores que “su

diseño integrado y la tecnología basada en los ultrasonidos garantizan un buen

margen de respuesta a los obstáculos.” [5]

Se diseñó el bastón sensorial geolocalizador y sus componentes, considerando las

características de la Placa Arduino, sensores ultrasónicos, motores vibradores,

módulo de voz, módulo GSM, módulo GPS y el módulo de alimentación de

energía, es decir los dispositivos que se adecúen de manera eficiente,

considerando el tamaño, peso, características técnicas y compatibilidad entre ellas.

Con esto, tal y como lo manifiesta Lizárraga [9] el bastón mejorará el modo de

vida de los invidentes, ya que tendrán mayor seguridad en el desplazamiento

diario,

El dispositivo muestra la información de la persona invidente a través de una

pantalla LCD, motores vibradores y una señal sonora, permitiendo su pronta

ubicación. De esta manera, el invidente puede ser advertido de obstáculos,

teniendo como finalidad el desplazamiento de una manera más segura, gracias al

conjunto de dispositivos electromecánicos que interactúan entre sí [23].

En la validación de la eficiencia del bastón sensorial tanto de su sistema de

orientación así como su ubicación, se comprobó su correcto funcionamiento y

satisfacción de las personas ciegas, ya que serán capaces de ubicárseles

geográficamente [26], les advertirá de obstáculos mediante vibraciones y

sensores. [29]

115

VI. CONCLUSIONES

1. Las personas invidentes del FOAL – Chiclayo no cuentan con objetos o

medios tecnológicos que les permitan brindar apoyo en su rutina diaria,

sobre todo en su desplazamiento. Esto genera constantes accidentes a los

invidentes debido a los obstáculos que no pueden ser advertidos.

2. Se estableció el modelo del bastón sensorial geolocalizador inteligente y sus

componentes permitiendo facilitar el desplazamiento seguro de las personas

invidentes, mediante el uso de un geolocalizador, envío de mensajes,

llamadas telefónicas, que lo hace muy eficiente e innovador con respecto al

bastón común.

3. Se determinaron las características diferenciales bastón sensorial

geolocalizador inteligente con respecto a otros modelos existentes:

ubicación exacta mediante captura de coordenadas enlazadas con Google

Maps, identificación de obstáculos, tecnología con conexión a redes de

telefonía móvil e ingreso de datos del pariente y familiar.

4. Se determinó la arquitectura de la tecnología que permita dar soporte al

funcionamiento del bastón sensorial geolocalizador inteligente: entorno IDE

del Arduino con tecnologías GSM/GPRS/GPS para la ubicación del

invidente en tiempo real, sensores ultrasónicos y motores vibradores para la

identificación de obstáculos, modulo SIM 800L para conectarse a las redes

de telefonía móvil, uso de dos baterías Lipo de 7.4v y de [1500 mah] para

el funcionamiento de 6 horas, pantalla configurable de los datos del pariente

5. Se diseñó e implementó el bastón sensorial con sistema de orientación y

ubicación para ayudar a las personas invidentes del FOAL el cual fue

probado por las personas invidentes. Esto les permitirá hacer su vida más

dinámica ya que evitarán obstáculos durante su desplazamiento, permitirá

su ubicación en tiempo real, podrán comunicarse a través de llamadas y

enviar mensajes de texto con sus parientes y desplazarse con mayor

seguridad.

116

VII. RECOMENDACIONES

1. Disponer de una línea móvil post pago, para que siempre cuente con

suficiente saldo y se realicen las llamadas y envió de SMS.

2. Utilizar siempre el cargador apropiado para baterías Lipo, ya que si no se

utiliza el cargador apropiado las baterías podrían sufrir daños y correr el

riesgo de quedar obsoletas.

3. Apagar el sistema cuando no se utilice el bastón, para ahorro de energía.

4. Siempre cuando se realicen o se contesten llamadas, se recomienda

posicionarse en un lugar específico ya que si lo hacen en pleno

desplazamiento se puede sufrir algún accidente por distracción.

117

VIII. LISTA DE REFERENCIAS

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NOTICIAS "ANDINA"," 17 11 2014. [Online]. Available:

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Personas Invidentes en la Recolección de Objetos Mediante Audio y Visión

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[8] M. Parra Farfan, "Pontificia Universidad Catolica del Perú," 07 2014. [Online].

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Personas Invidentes que Mejorara la Calidad de su Desplazamienro Diario.,"

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invidentes-denuncian-pocas-oportunidades-laborales-noticia-1082987.

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[43] Baolong Electronic Group, "Motor de vibración de masa giratoria excéntrico -

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[44] Baolong Electronic Group, "Actuador resonante lineal （LRA）," 10 04 2018.

[Online]. Available: https://www.vibrationmotors.com/vibration-motor-product-

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[45] Precision Microdrives, "AB-028: Guía De Comparación Del Motor De Vibración,"

10 04 2018. [Online]. Available: https://translate.google.com.pe/translate?hl=es-

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[46] J. Salkind, in Metodos de investigación, México, Prentice Hall, 1999.

[47] R. H. Sampieri, "Metodologia de la Investigación," McGRAW-HILL /

INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V, Mexico, 2014.

120

IX. ANEXOS

ANEXO N° 01. ANÁLISIS DE RIESGOS

1. Datos generales

• Tesista : Roger Jaime Fernández Llontop

• Fecha inicial : 14 de agosto de 2019

• Fecha final : 28 de noviembre de 2019

2. Alcance del proyecto

Se desarrollará un bastón sensorial geolocalizador inteligente para apoyar en el

desplazamiento de personas invidentes en la Organización Regional de Ciegos del

Perú – Chiclayo.

El bastón sensorial permite superar uno de los aspectos que limitan la normal

actividad de las personas invidentes

3. Interesados (Stakeholders)

Durante el desarrollo de la presente tesis se ha identificado a los siguientes

interesados:

• Internos

TABLA VII

INTERESADOS INTERNOS

Interesado Participación

Personas invidentes de la Organización regional de

ciegos del Perú – Chiclayo

Participación para recolectar información mediante encuestas

Pruebas de funcionamiento del bastón sensorial.

Representante de la Organización regional de

ciegos del Perú – Chiclayo

Entrevista para identificar a las personas según su grado

de deficiencia visual.

• Externos

TABLA VIII INTERESADOS EXTERNOS

Interesado Participación

Tesista Desarrollo del bastón sensorial.

Asesor de tesis Asesoramiento para el desarrollo del bastón sensorial.

4. Beneficios

Los beneficios que se van a obtener con el producto que se ha desarrollado son:

• Orientación a las personas invidentes durante en el desplazamiento.

• Independencia en su desplazamiento.

• Localización de la persona invidente en tiempo real.

• Comunicación de la persona invidente con sus familiares vía telefónica y

mensajes de texto en caso que se encuentre en peligro.

121

5. Etapas de desarrollo

Para el desarrollo del producto de la presente tesis se ha realizado considerando las etapas de la Metodología RUP u Sistemas Embebidos, que

consta de las siguientes iteraciones:

• Iteración #4: Análisis

– Matriz de riesgos

Entre los riesgos identificados en esta etapa se mencionan:

TABLA IX MATRIZ DE RIESGOS ITERACIÓN #4: ANÁLISIS

Código del riesgo

Descripción del riego

Fase afectada

Causa raíz

Entregables afectados

Estimación probabilidad

Objetivo afectado

Estimación Impacto

Probabilidad por impacto

Nivel de riesgo

RE1 – 001 Requerimientos funcionales ambiguos Análisis

Definición de requerimientos

funcionales no

validados

Requerimientos

funcionales 4

Alcance 4 20

MUY

ALTO

Tiempo 4 20

Costo 4 20

Calidad 4 20

Total probabilidad por impacto 80

RE1 – 002 Requerimientos no funcionales ambiguos Análisis

Definición de requerimientos no

funcionales no

validados

Requerimientos no

funcionales 4

Alcance 4 20

MUY

ALTO

Tiempo 4 20

Costo 4 20

Calidad 4 20


RE1 – 004 Modificaciones incompletas y erróneas de

los requerimientos funcionales Análisis

Actualización

incompleta o

deficiente de los

requerimientos.

Requerimientos

funcionales 4

Alcance 2 10

MEDIO

Tiempo 2 10

Costo 2 10

Calidad 2 10


122

– Matriz salvaguarda de riesgos

Entre los planes de mitigación para superar riesgos identificados en esta etapa se mencionan:

TABLA X

MATRIZ DE SALVAGUARDA DE RIESGOS ITERACIÓN #4: ANÁLISIS

Código del

riesgo

Amenaza /

Oportunidad Descripción del riesgo Fase

Nivel de

riesgo

Tipo de

respuesta Responsable Plan de mitigación

RE1 – 001 Amenaza Requerimientos funcionales ambiguos Análisis MUY ALTO

Salvaguarda Tesista

✓ Reunión con los interesados para especificar los

requerimientos funcionales. ✓ Definir nuevos requerimientos

✓ Corregir requerimientos funcionales ambiguos

RE1 – 002 Amenaza Requerimientos no funcionales

ambiguos Análisis

MUY ALTO

Salvaguarda Tesista

✓ Reunión con los interesados para especificar los requerimientos no funcionales.

✓ Definir nuevos requerimientos

✓ Corregir requerimientos no funcionales ambiguos.

RE1 – 003 Amenaza

Modificaciones incompletas y

erróneas de los requerimientos

funcionales

Análisis MEDIO Salvaguarda Tesista ✓ Reuniones con los interesados del proyecto. ✓ Participación constante de los interesados del proyecto.

123

• Iteración #6: Implementación y Prueba

– Matriz de riesgos

Entre los riesgos identificados en esta etapa se mencionan:

TABLA XI

RIESGOS IDENTIFICADOS ITERACIÓN #6: IMPLEMENTACIÓN Y PRUEBA

Código del

riesgo

Descripción

del riego

Fase

afectada

Causa

raíz

Entregables

afectados

Estimación

probabilidad

Objetivo

afectado

Estimación

Impacto

Probabilidad

por impacto

Nivel

de riesgo

RE2 – 001 Integración del código de la programación Implementación y

prueba

El código no estaba

integrado, ya que se

desarrolló por módulos.

Bastón sensorial 1 – 5

Alcance 5 25

MUY

ALTO

Tiempo 5 25

Costo 5 25

Calidad 5 25


RE2 – 002 Conexión del módulo GSM con la

aplicación móvil

Implementación y

prueba

Librería Arduino no

contemplaba

personalización del

bastón sensorial

Bastón sensorial 1 – 5

Alcance 5 25

MUY

ALTO

Tiempo 5 25

Costo 5 25

Calidad 5 25


RE2 – 003 Alimentación eléctrica para todos los

módulos del circuitos

Implementación y

prueba

Batería con menor

amperaje Bastón sensorial 1 – 5

Alcance 5 25

MUY

ALTO

Tiempo 5 25

Costo 5 25

Calidad 5 25


124

– Matriz salvaguarda de riesgos

Entre los planes de mitigación para superar riesgos identificados en esta etapa se mencionan:

TABLA XII

MATRIZ DE SALVAGUARDA DE RIESGOS ETAPA 6: ITERACIÓN #6: IMPLEMENTACIÓN Y PRUEBA

Código del

riesgo

Amenaza /

Oportunidad Descripción del riesgo Fase

Nivel de

riesgo

Tipo de

respuesta Responsable Plan de mitigación

RE1 – 001 Amenaza /

Oportunidad Integración del código de la

programación Implementación

y prueba MUY ALTO

Salvaguarda Tesista

✓ Diseño de una librería especial para la integración del

código en uno solo (para que todo el código se pueda

acoplar en uno solo)


Oportunidad

Conexión del módulo GSM con la

aplicación móvil

Implementación

y prueba

MUY

ALTO Salvaguarda Tesista ✓ Uso de una librería especial base diseñada por Arduino

y acoplada al código del sistema del módulo GSM

✓ Mejora de la librería especial del Arduino por el tesista.


Oportunidad

Alimentación eléctrica para todos los

módulos del circuitos

Implementación

y prueba

MUY

ALTO Salvaguarda Tesista ✓ Cambio de batería por otra de mayor amperaje.

✓ Inclusión de Reguladores de voltaje.

125

ANEXO N° 02. ENTREVISTA AL REPRESENTANTE DE LA

ORGANIZACIÓN REGIONAL DE CIEGOS

Objetivo: Identificar a las personas según su grado de deficiencia visual.

1. ¿Cuáles son los principales problemas que presentan las personas invidentes del

FOAL-Chiclayo?

2. ¿Cuál es el porcentaje de personas invidentes que presentan problemas de ceguera

total?

3. ¿Cuál es el porcentaje de personas invidentes que presentan ceguera parcial?

4. ¿Qué grado de dificultades presentan las personas invidentes del FOAL-

Chiclayo?

5. ¿Qué proyectos se han desarrollado para solucionar problemas de las personas

invidentes del FOAL-Chiclayo?

6. ¿Cuáles son los tipos de accidentes que han sufrido las personas invidentes?

7. ¿Qué tipo de discriminación han sufrido las personas invidentes del FOAL?

8. ¿Cómo ve la sociedad a las personas invidentes del FOAL?

9. ¿Cómo se apoyan las personas invidentes del FOAL, para desplazarse?

10. ¿Cuáles son las zonas de riesgo dentro del FOAL?

126

ANEXO N° 03. ENCUESTA DIRIGIDA A LAS PERSONAS INVIDENTES

ENCUESTA

Objetivo: Identificar el problema de las personas invidentes

Instrucciones para ser leídas al encuestado: Estimado encuestado responda a las

siguientes preguntas.

Nro. PREGUNTAS SI NO

1 ¿Considera usted que el bastón tradicional es seguro para

desplazarse?

2 ¿Considera usted que es difícil detectar un obstáculo?

3 ¿Considera usted que el perro guía es un opción segura para

desplazarse?

4 ¿Considera usted que los accidentes que sufre, son por que no

logra detectar un obstáculo a tiempo?

5 ¿Considera usted que uno de los problemas que causan los

accidentes, son los desniveles?

6 ¿Considera usted que es un riesgo desplazarse sin un guía?

7 ¿Considera usted que al haber perdido la visión, les hace una

persona dependiente de algo para desplazarse?

8 ¿Considera usted que la ceguera genera una baja autoestima en

su persona?

9 ¿Considera usted, que se siente discriminado por la sociedad?

10 ¿Considera usted, que la ceguera limita el desarrollarse como

persona dentro de la sociedad?

Muchas gracias

127

ANEXO N° 04. MANUAL DE USUARIO

BASTÓN 5000X Bastón para invidentes

Manual de instrucciones

128

ÍNDICE

ADVERTENCIAS/PRECAUCIONES Pág.3

PIEZAS DEL OBJETO Pág.5

Vista frontal Pág.6

Vista posterior Pág.7

Funciones de las piezas Pág.8

INSTRUCCIONES DE USO Pág.11

AGRADECIMIENTOS Pág.15

2

AGRADECIMIENTOS

A nuestros usuarios

Agradecemos la adquisición de nuestro producto innovador y

esperamos que la experiencia en el uso del mismo sea amigable.

129

ADVERTENCIAS/PRECAUCIONES

CÓMO UTILIZAR BASTÓN INTELIGENTE

Se ha prestado especial atención a la seguridad de este producto.

Cuando lo utilice, le rogamos que preste especial atención a los

párrafos marcados con los siguientes símbolos.

Advertencia Este símbolo indica que el incumplimiento de esta

información podría causar lesiones personales graves.

Precaución Este símbolo indica que el incumplimiento de esta

información podría causar lesiones personales leves o

de gravedad media, o pérdidas materiales.

CÓMO INGRESAR NÚMERO TELEFÓNICO

● Encienda el bastón y espere 20 segundos que entre en el modo

operativo para que pueda funcionar de manera correcta.

● Para ver el contacto (número telefónico) en el bastón presiona

la tecla “A”

● Para modificar el número telefónico presione la tecla “*”. Una

vez presione la tecla “*” tendrá que ingresar el número

telefónico anterior y a continuación el número telefónico

nuevo.

● Una vez modificó el número telefónico presione “#” para

poder observar el nuevo número telefónico ingresado.

130

CÓMO ACTIVAR GPS

● Encienda el bastón y espere 20 segundos que entre en el

modo operativo para que pueda funcionar de manera

correcta.

● Cambiar el estado del interruptor ubicado en la parte superior

del bastón.

● Esperar 2 minutos para que sea localizado en tiempo real

desde la aplicación móvil

CÓMO CONTESTAR Y CORTAR LLAMADA



correcta.

● Para contestar la llamada entrante presione el pulsador

ubicado al costado del pulsador de sms

● Para cortar la llamada presione el pulsador ubicado al

costado del pulsador de contestar llamada

PIEZAS DEL OBJETO

CÓMO LLAMAR A CONTACTO REGISTRADO



correcta.

● Presione el pulsador más grande ubicado en la cabecera del

bastón

CÓMO MANDAR SMS DE EMERGENCIA



correcta.

● Presione el pulsador ubicado al costado del pulsador de

llamada.

131

A) VISTA FRONTAL

INSTRUCCIONES DE USO

B) VISTA LATERAL

132

9. Sensor de distancia

El sensor HC SR04 mide la distancia para poder avisar al

invidente mediante vibración la presencia de algún obstáculo.

10. Pantalla lcd

Pantalla en la cual el familiar puede visualizar el número

telefónico registrado al que el invidente puede llamar o

mandar un sms en caso de emergencia.

11. Teclado matricial 4x4

Teclado que permite modificar el número telefónico

registrado anteriormente.

C) FUNCIONES DE LAS PIEZAS

1. Micrófono

Captura el sonido del entorno cuando se establece una

conversación telefónica.

2. Altavoz

Reproduce el sonido emitido por la otra parte de la

conversación telefónica.

3. Botón para llamada

Botón que permite llamar al contacto registrado previamente

el cual se puede visualizar en la pantalla LCD.

4. Botón para sms

Botón que permite mandar un sms de precaución por algún

peligro al contacto registrado previamente el cual se puede

visualizar en la pantalla LCD.

8

5. Botón para contestar llamada

Botón cuya función permite contestar una llamada entrante.

6. Botón para cortar llamada

Botón cuya función permite cortar una llamada.

7. Switch para prender GPS

Switch que permite prender y apagar el GPS en el bastón

para poder ser rastreado desde una app manejado por un

apoderado del portador del bastón.

8. Switch encendido de bastón

Switch que permite prender y apagar el resto de

funcionalidades del bastón.

133

ANEXO N° 05. CONSTANCIA DE APROBACIÒN DEL PRODUCTO

ACREDITABLE DE LA ENTIDAD DONDE SE EJECUTÓ LA TESIS

bastÓn sensorial geolocalizador inteligente para …

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